林夏推开特种材料实验室的门时,清晨六点的霜气裹着金属冶炼的灼热气息扑面而来。走廊两侧的高温炉指示灯亮着刺目的橙红,通风管道发出低沉的嗡鸣,实验台面上整齐排列着淬火后的合金试样,表面泛着冷硬的金属光泽,旁边堆着厚厚的《高温合金相图手册》《材料力学性能测试标准》,还有一个印着“国产航空发动机叶片材料攻关组”的搪瓷杯,杯壁上的掉漆痕迹,是常年被高温烘烤留下的印记。
作为国家材料科学重点实验室最年轻的项目带头人,林夏主攻的是航空发动机单晶高温合金叶片的研发与性能优化。在这个新材料层出不穷、论文至上的科研圈里,他是个十足的“实干派”异类。同事们忙着研究石墨烯、纳米材料这类发顶会容易的热门方向,他却一头扎进了高温合金的“熔炉火海”里,每天和真空冶炼炉、热处理炉、疲劳试验机打交道,琢磨着如何让合金在1200℃的高温高压下,保持万小时以上的稳定性能。别人的研究成果能快速转化为论文指标,他的成果,却要经过上千次的熔炼、锻造、测试,才能真正装上战机的“心脏”。
“又熬了通宵?”实验室的老教授张院士穿着防火阻燃的实验服走过来,花白的头发上沾着些许金属粉末,他瞥了一眼林夏手里的合金试样,又看了看旁边的性能测试报告,“昨晚的真空熔炼炉参数调整后,这批DD6单晶合金的拉伸强度怎么样?”
林夏揉了揉布满血丝的眼睛,指尖划过试样表面细密的纹路,声音带着熬夜后的沙哑,却难掩兴奋:“张院士,比上一批提升了8%!持久寿命突破了一万两千小时,而且高温抗氧化性能也达标了。就是还有个小问题——叶片铸造时的定向凝固速率不好控制,容易出现微小的晶界缺陷。”
张院士接过试样,对着灯光仔细观察,浑浊的眼睛里闪过一丝锐利:“晶界缺陷是单晶叶片的大忌,一点瑕疵,在高空高速的工况下,就可能引发叶片断裂。你小子别掉以轻心,当年咱们的第一代单晶合金,就是栽在了这个坑里。”
林夏重重点头,手指攥得发白。他太清楚这句话的分量了。航空发动机是战机的“心脏”,而单晶高温合金叶片,就是“心脏”里最关键的“瓣膜”。战机在万米高空飞行时,发动机涡轮前温度高达1500℃,叶片要承受着相当于自身重量上万倍的离心力,还要抵御高温燃气的腐蚀。可以说,叶片材料的性能,直接决定了发动机的推力和寿命。
而这,也是林夏从小埋在心底的执念。
他的爷爷是一名老航空人,一辈子都在为国产航空发动机的研发奔波。小时候,他总听爷爷讲起那些故事:上世纪七八十年代,咱们的战机因为发动机性能落后,只能眼睁睁看着国外的先进机型在蓝天上翱翔;因为没有高性能的单晶叶片,发动机的寿命只有国外同类产品的三分之一;为了引进技术,咱们要付出高昂的代价,还要看别人的脸色。
“小夏啊,”爷爷临终前,拉着他的手,气息微弱却眼神坚定,“材料是工业的基石,航空发动机的命脉,就攥在材料人的手里。爷爷这辈子没看到咱们自己的高性能叶片装上战机,你一定要替爷爷完成这个心愿。”
爷爷的话,像一颗火种,在林夏的心里燃烧了二十多年。高考填报志愿时,他毫不犹豫地选择了材料科学与工程专业,而且专攻高温合金方向。研究生毕业后,他拒绝了国外知名材料企业的高薪聘请,一头扎进了这个国家级重点实验室,成为了张院士麾下的一名研究员。
刚进实验室的时候,林夏碰实验室的时候,林夏碰了无数次壁。
单晶高温合金叶片的研发,是个系统工程,从合金成分的设计、真空熔炼、定向凝固铸造,到热处理、性能测试,每一个环节都容不得半点差错。而最核心的难点,在于成分配比的精准控制和定向凝固工艺的优化。
一开始,林夏按照理论计算的成分配比,熔炼出的第一批合金,在高温拉伸测试中,刚达到1000℃就发生了断裂。他不甘心,又调整了几种稀土元素的添加量,结果还是不尽如
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