嚴(yán)謹(jǐn)求實、兢兢業(yè)業(yè)、勇于創(chuàng)新……這是中國科學(xué)院金屬研究所研究員徐磊的真實寫照。
徐磊帶領(lǐng)團(tuán)隊突破多項技術(shù)瓶頸，主持完成了多項科研攻關(guān)任務(wù)，在鈦合金粉末冶金研究領(lǐng)域作出了一系列原創(chuàng)性成果。
助力“長五”成功首飛
徐磊長期從事鈦合金粉末冶金合金研制和近凈成形產(chǎn)品的研發(fā)工作，在日常工作中他通過不懈努力成功突破粉末冶金氫泵葉輪關(guān)鍵技術(shù)，為“長五”成功首飛作出重要貢獻(xiàn)。
Ti-5Al-2.5Sn ELI氫泵葉輪，是我國在研的探月工程二期和未來空間站和登月計劃所必需的大推力運(yùn)載火箭用液氫液氧發(fā)動機(jī)燃料增壓的關(guān)鍵部件。“鑄造葉輪因含鑄造缺陷，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時事故頻發(fā)，粉末冶金近凈成形技術(shù)（國外又稱作粉末鑄造，是精密鑄造的升級版）因此成為發(fā)展趨勢，并已在美歐獲得應(yīng)用。”徐磊告訴筆者，“在我國該技術(shù)此前為空白，嚴(yán)重制約了我國航天工程型號的研制進(jìn)展。”
2009年4月，粉末葉輪國家重大項目正式立項，金屬所在競爭中因技術(shù)方案優(yōu)勢勝出。徐磊作為近凈成形技術(shù)負(fù)責(zé)人，從2009年起針對粉末葉輪研制任務(wù)，攻克了三項關(guān)鍵技術(shù)。
徐磊解釋，首先，我們通過提高原料粉末潔凈度和優(yōu)化不同尺寸粉末匹配，獲得了優(yōu)異的力學(xué)性能，為確保葉輪性能可靠性奠定了堅實的材料性能基礎(chǔ)。隨后，我們通過研究鈦合金粉末熱等靜壓致密化機(jī)理，發(fā)展了近凈成形構(gòu)件精確尺寸預(yù)測與控制技術(shù)，使葉形尺寸一致性從偏差大于20%提高到小于5%，首次達(dá)到應(yīng)用要求的技術(shù)指標(biāo)。最后，我們在產(chǎn)品的試制、工藝固化穩(wěn)定、小批量生產(chǎn)的過程中不斷研制、改進(jìn)完善、優(yōu)化設(shè)計最終建立了一整套粉末預(yù)處理與近凈成形裝置，研發(fā)了相關(guān)技術(shù)，首次形成了氫泵葉輪制造的研發(fā)與小批量生產(chǎn)能力。
2016年11月3日，隨著“長征五號”的完美首飛，金屬所提供的葉輪產(chǎn)品成為我國首件通過火箭發(fā)動機(jī)飛行考核的鈦合金粉末冶金轉(zhuǎn)動件，標(biāo)志我國全面突破了粉末冶金氫泵葉輪的關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)還將用于后續(xù)空間站和登月計劃所需的更大推力發(fā)動機(jī)，應(yīng)用前景廣闊。
“今后10年時間中，我們還將會有很多機(jī)會承接更多的大運(yùn)載專項關(guān)鍵部件的研制任務(wù)，通過歷練也將在國內(nèi)競爭中更具技術(shù)優(yōu)勢。”徐磊說。
2017年4月，經(jīng)中央批準(zhǔn)，人力資源社會保障部、工業(yè)和信息化部、國防科工局、國資委、中央軍委政治工作部決定，授予全國40家單位“長征五號運(yùn)載火箭首次飛行任務(wù)突出貢獻(xiàn)單位”榮譽(yù)稱號，授予全國259名同志“長征五號運(yùn)載火箭首次飛行任務(wù)突出貢獻(xiàn)者”榮譽(yù)稱號。
其中，金屬所輕質(zhì)高強(qiáng)合金部件研制團(tuán)隊獲“長征五號運(yùn)載火箭首次飛行任務(wù)突出貢獻(xiàn)單位”榮譽(yù)稱號，成為中科院唯一獲此榮譽(yù)單位，徐磊獲“長征五號運(yùn)載火箭首次飛行任務(wù)突出貢獻(xiàn)者”榮譽(yù)稱號。
作為我國航天領(lǐng)域首件應(yīng)用的鈦合金粉末冶金轉(zhuǎn)動件，徐磊負(fù)責(zé)的氫泵葉輪的成功研制，標(biāo)志著金屬所拓展了鈦合金粉末冶金學(xué)科方向，并在國內(nèi)占據(jù)絕對優(yōu)勢地位，為該技術(shù)在其他行業(yè)推廣應(yīng)用和人才培養(yǎng)提供了良好條件。
推廣粉末成形技術(shù)
在徐磊領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊里，成員70%以上都是黨員，且團(tuán)隊中有博士學(xué)位的事業(yè)編制人員均為黨員，是一支名副其實的以黨員為骨干引領(lǐng)的科研團(tuán)隊。
徐磊在工作中時常教育團(tuán)隊中的黨員：“要有吃苦在先、享樂在后的精神，要比普通群眾多出份力，用重大成果產(chǎn)出助力國家科技事業(yè)更好、更快發(fā)展。”
在徐磊的領(lǐng)導(dǎo)下，該團(tuán)隊先后承擔(dān)國家部委的多項重大研究項目。“十二五”期間，團(tuán)隊通過不斷技術(shù)攻關(guān)，具備了良好的Ti-Al系金屬間化合物研制基礎(chǔ)，并突破了一系列關(guān)于脆性材料粉末成形關(guān)鍵技術(shù)。團(tuán)隊完成了粉末冶金Ti2AlNb低壓渦輪導(dǎo)向器組件的研制，攻克了精確尺寸控制、性能一致性控制等工藝難題，交付低壓渦輪導(dǎo)向器組件數(shù)套。團(tuán)隊在世界上首次將該技術(shù)應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)。
2015年，徐磊團(tuán)隊開始研制我國新一代運(yùn)載火箭渦輪泵單元的關(guān)鍵部件，包括葉輪等十幾種產(chǎn)品，配套型號多種，材料品種包括鈦合金和高溫合金。此外，徐磊團(tuán)隊還自主研發(fā)了鈦合金粉末冶金近凈成形技術(shù)，并開發(fā)了相關(guān)專用設(shè)備，建成了鈦合金粉末冶金復(fù)雜構(gòu)件產(chǎn)品研發(fā)和小批量生產(chǎn)平臺，是國內(nèi)率先實現(xiàn)鈦合金粉末冶金熱等靜壓技術(shù)工程應(yīng)用的單位之一。
金屬所以徐磊為首的研制團(tuán)隊已經(jīng)成為我國航天發(fā)動機(jī)粉末冶金成套產(chǎn)品的唯一研制團(tuán)隊，該團(tuán)隊還在民用領(lǐng)域進(jìn)行新的探索。
徐磊告訴筆者：“2014年前后，我們團(tuán)隊與美國通用汽車公司合作過一個項目——粉末冶金鈦鋁合金汽車連軸桿，還與空客公司合作完成了精益粉末和絲材的增材制造項目。”
目前，國內(nèi)粉末冶金技術(shù)發(fā)展剛剛起步，用戶和設(shè)計單位逐漸認(rèn)識到這種新工藝的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。徐磊還指出：“當(dāng)前，粉末冶金近凈成形技術(shù)發(fā)展的瓶頸是缺乏系統(tǒng)專業(yè)的模具設(shè)計和致密化模擬預(yù)測團(tuán)隊，對精確尺寸的預(yù)測往往依靠經(jīng)驗，造成效率相對低下，成本較高。整體來看，因技術(shù)有良好的推廣應(yīng)用前景，這些難點(diǎn)和技術(shù)瓶頸都有望在未來得到突破。”
