战机升级的方向在飞行员和专家的激烈碰撞中得以明确,高空机动性与续航能力成为眼下攻关的焦点。而无论是更高效的高空增压发动机,还是需要挖掘潜力的轻量化大容量油箱,亦或是未来可能面对的更严苛环境,都对材料提出了新的、更苛刻的要求。谢明轩和他带领的材料研究组,肩上的担子陡然加重。
“老谢,你上次开会时提到的‘更轻、更韧、更耐折腾’的材料,有眉目了吗?”陈景澜在走廊上碰到行色匆匆的谢明轩,忍不住拉住他问道,眼里满是急切,“发动机那边,荣克他们新设计的增压器叶片,对材料的高温强度和抗蠕变能力要求更高了。还有江工那边,如果真想动内部结构腾油箱空间,蒙皮和框架材料的强度重量比也得再优化。”
谢明轩扶了扶眼镜,手里抱着一叠写满化学式和数据的稿纸,语速很快:“陈工,压力我懂。我和组里同志分析了国内外有限的资料,也结合咱们根据地能搞到的资源,有个初步方向——在现有的主力航空铝材基础上,尝试添加一种叫‘钛’的金属元素。”
“钛?”陈景澜对这个名词有些陌生。
“对!这是一种轻质、高强、耐腐蚀,特别是耐高温性能相当出色的金属。理论上看,如果能把它以合适比例和工艺融入铝合金,得到的材料强度、韧性,尤其是高温下的性能,应该能比我们现在用的材料有显着提升。”谢明轩眼神放光,但随即又露出一丝苦恼,“但是,难点很多。钛的熔点很高,冶炼困难,怎么把它均匀地掺进铝里是个大问题。另外,添加比例、热处理工艺,全都需要摸索。最关键的是,咱们根据地现在根本没有现成的钛金属,只有一些含钛的矿砂,得先从矿石里把它提炼出来!”
陈景澜倒吸一口凉气:“这……这可是个系统工程。从挖矿、选矿、提炼,到合金熔炼、加工……等于从头搭建一条新产业链。”
“所以得联合攻关!”谢明轩语气坚定,“我已经打报告给林部长了,请求协调炼钢厂、还有地质勘探的同志一起干。这事离不开何强他们炼钢厂,更离不开李均对特种冶炼的把握。”
报告很快得到了林烽的批准和全力支持。一个由谢明轩牵头,炼钢厂何强、特种钢专家李均为核心骨干,并抽调了部分青年技工(李小千小组跃跃欲试)和地质人员的“航空新材料联合攻关组”迅速成立。
第一站,是距离瓦窑堡几十里外的一处新勘探点。地质队员指着裸露的岩层:“谢工,何厂长,就是这种矿石,初步检测含钛量还可以,但伴生矿复杂,杂质多。”
何强蹲下身,捡起一块沉甸甸、泛着暗灰色光泽的石头,掂了掂,又敲了敲,眉头紧锁:“这玩意儿……硬度不低,怎么弄碎?怎么把里面的钛弄出来?咱们那几台小坩埚炉,怕是不太够看。”
谢明轩早有准备,拿出几页纸:“我查了一些资料,也咨询过懂化学的同志。初步方案是先用物理方法破碎选矿,然后尝试用镁热还原法或者电解法来提取粗钛。当然,具体工艺参数,得靠咱们一次次试。”
炼钢厂里,原本就日夜不息的炉火旁,又开辟出了一小块“试验田”。何强指挥着工人们改造了一座较小的坩埚炉,增加了新的进料口和测温孔。李均则几乎住在了这里,和谢明轩带来的材料组员一起,反复计算着配料比、温度曲线、反应时间。
“老李,这温度还得往上提!资料上说还原反应要一千多度!”谢明轩看着炉内暗红的火焰,焦急地说。
李均抹了把脸上的汗和灰:“老谢,不是我不想提!这炉子衬里耐火材料的极限快到了!再高,炉子先垮了!得先解决炉子问题!”
何强在一旁叉着腰,看着被折腾得够呛的炉子,心疼又无奈:“得,又要改炉子!谢工,你们这‘一点’新材料,可真是折腾死我们炼钢的了!小花!去仓库看看,上次从那边弄来的那批高铝耐火砖还有没有?”
品质员小花应了一声,小跑着去了,嘴里还念叨:“又要记新账本了,特种试验材料消耗……”
炉子问题在苗向国工程队的支援下,通过紧急加固和更换部分耐火砖暂时解决。第一次试炼在紧张期待中开始。按照计算好的比例,预处理过的钛铁矿砂、铝粒、镁粉等被小心投入高温炉中。炉火熊熊,所有人都屏息凝神。
然而,出炉的结果却让人失望——得到的是一块疙疙瘩瘩、颜色驳杂、充满气泡和杂质的金属疙瘩,性能甚至不如普通铝材。
“镁粉纯度不够?反应时间没控制好?还是温度曲线有问题?”谢明轩围着那块失败的“作品”,眉头拧成了疙瘩。
李均仔细检查着:“杂质太多,肯定是分离提纯步骤没做好。矿砂预处理还得加强。”
何强倒是看得开:“搞新东西,哪有一次就成的?再来!炉子我盯着修,原料纯度小花你们严格把关!”
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失败,调整,再试验……循环往复。小小的试验炉成了消耗材料和耐心的无底洞。仓库管理员黄燕每次看到谢明轩或者何强来领东西,脸就拉得老长:“又来了?这次要什么?高纯镁粉?就那么一点库存了!省着点用!”
李小千带领的青年技工们负责矿石的破碎和预处理,这群年轻人劲头十足,但也被反复的失败磨得有些气馁。“豆子哥,这钛老爷也太难请了吧?”一个年轻技工嘟囔。
李小千却盯着改进过的破碎机:“别灰心!谢工说了,每次失败都有数据。你看,咱们这次磨的矿粉细度更均匀,说不定下次就成了!”
转折发生在一次看似偶然的调整之后。李均在分析了几次失败样品的微观结构(用简陋的放大镜和腐蚀法观察)后,提出一个新想法:“也许我们不应该追求一步到位提炼出纯钛,再与铝熔合。可以尝试在铝熔液中,直接加入经过特殊处理的钛精矿粉,利用铝的高活性在熔融状态下直接还原钛,并使其弥散分布在铝液中,形成所谓的‘原位复合材料’?”
谢明轩听后,盯着炉火沉思良久,猛地一拍大腿:“有道理!这样可以绕过纯钛冶炼的难题,工艺步骤简化,可能更容易控制!不过,反应机理、添加比例、搅拌和保温工艺……又是一套新参数。”
“那就试!”何强一挥手,“炉子反正已经折腾熟了!小豆子,按李工新方案准备料!”
新的试验开始了。这一次,气氛格外凝重。改进过的炉温控制更精确,经过精细化预处理的钛精矿粉被均匀撒入炽热的铝液中,李均亲自操作着长长的搅拌棒,缓慢而匀速地搅动着,确保反应充分均匀。谢明轩紧盯着测温计和计时器,不断报出指令。
时间一分一秒过去。当熔液达到预定温度并保持足够时间后,何强一声令下:“出炉!”
通红的金属熔液被小心浇注进预热好的模具中,缓缓冷却。
几天后,当最终冷却的金属锭被取出,进行初步的表面处理和切割取样时,所有人都围了上来。
色泽均匀,质地致密,表面光洁度明显优于之前的失败品。
“快!性能检测!”谢明轩声音有些发颤。
强度测试、韧性测试、耐腐蚀测试、高温蠕变测试……一项项数据在简陋但有效的检测设备下得出。材料组的成员们反复核对,计算。
最终,谢明轩拿着汇总的数据报告,手都在微微颤抖。他深吸一口气,看向周围满脸期盼的何强、李均、李小千等人,声音因激动而有些沙哑:
“初步检测结果……新型铝钛合金材料,相比我们目前使用的主力航空铝材,室温强度提升约28%,高温(300摄氏度)强度保持率提升超过40%,综合抗腐蚀性能提升约30%,密度仅略有增加……综合性能提升,初步估算在35%左右!”
短暂的寂静后,试验棚里爆发出巨大的欢呼声!
何强用力拍了拍李均的肩膀,哈哈大笑:“老李,有你的!这‘原位’的法子绝了!”
李均憨厚地笑着,眼圈也有些发红。
李小千和青年技工们跳着拥抱在一起。
连一向精打细算的黄燕,得知消息后也难得地露出了笑容:“总算没白费那些好料!”
谢明轩紧紧握着那份数据报告,仿佛握着通往未来的钥匙。这提升的35%,不仅仅是数字,它意味着发动机可以承受更高的涡轮前温度,意味着飞机结构可以在减重或保持重量的前提下获得更高强度,意味着更耐久的油箱和管路……它为“野马”的深度改进,也为更遥远的未来,真正筑起了一道更坚实的“钢骨”基础。
消息传到林烽和陈景澜等人耳中,自然又是一番振奋。陈景澜立刻找上门:“老谢!快!这新材料先给我们发动机组做几个涡轮叶片试验件!还有,你说的那个耐高温涂层研究,是不是也可以加快了?”
新的材料,如同注入沃土的新种子,正在催生更多技术突破的可能。瓦窑堡的创造之火,在基础材料的突破中,燃烧得更加旺盛。
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