隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，航空航天領域的發(fā)展步伐也在不斷加大。航空材料對于航空航天行業(yè)來說， 是保障航空飛行安全與人們生命財產不受損害的先決條件。腐蝕是自然界中常見的一種自然現(xiàn)象，對航空材料的安全使用構成一定的影響，有調查資料顯示， 每年因航空材料腐蝕的問題，而造成的大量修理、維護費用，甚至航空器重大墜毀事故的數(shù)量都不在少數(shù)。所以對航空材料腐蝕問題及防治措施的研究，是航空航天行業(yè)非常重要的研究課題，尤其對航空業(yè)發(fā)展至關重要。為了全面科普航空發(fā)動機及飛機腐蝕控制與防護研究，了解我國航空材料未來發(fā)展方向，更好地把握行業(yè)發(fā)展趨勢。記者特邀請到中國航空發(fā)動機集團北京航空材料研究院表面工程研究所所長、航空材料先進腐蝕與防護航空科技重點實驗室副主任湯智慧研究員做相關方面的精彩解讀。

湯智慧研究員

    腐蝕控制是保證航空裝備安全的關鍵

    腐蝕問題是影響我國航空材料與裝備安全、穩(wěn)定、長壽命服役的關鍵問題之一。湯所長表示他自1997 年中國科技大學畢業(yè)后來到中國航空發(fā)動機集團北京航空材料研究院（以下簡稱北京航空材料研究院）工作，近二十年來，一直在腐蝕與防護研究室（五室，現(xiàn)為表面工程研究所）從事航空材料先進表面防護技術的研究工作。航材院是國內唯一面向航空、從事航空先進材料應用基礎研究、材料研制與應用技術研究和工程化研究的綜合性科研機構，是我國國防科技工業(yè)領域高水平材料研究發(fā)展中心，是國家科技創(chuàng)新體系和國防科技創(chuàng)新體系的重要組成部分。他所在的表面工程研究所，是國內最早從事航空材料腐蝕與防護技術研究的專業(yè)化研究機構，掛靠有航空材料先進腐蝕與防護航空科技重點實驗室，是國防工業(yè)系統(tǒng)中表面工程研究領域最完整，技術水平和實力最雄厚的涂層制備、表面強化、腐蝕防護與評價技術研究單位之一。

    湯所長說，他所從事的研究工作具體說主要是針對航空材料的腐蝕問題， 從高溫防護、表面處理、熱噴涂、表面強化、維護/ 維修、環(huán)境適應性評價及監(jiān)檢測等多個方面為航空材料提供最佳的防護方案與技術，提高我國航空裝備的質量。大家知道，各種介質和大氣環(huán)境對材料的作用表現(xiàn)為腐蝕和老化。航空航天材料接觸的介質是飛機用燃料（如汽油、煤油）、火箭用推進劑（如濃硝酸、四氧化二氮、肼類）和各種潤滑劑、液壓油等，其中多數(shù)對金屬和非金屬材料都有強烈的腐蝕作用或溶脹作用；在大氣中受太陽的輻照、風雨的侵蝕、地下潮濕環(huán)境中長期貯存時產生的霉菌會加速高分子材料的老化過程。因此， 耐腐蝕性能、抗老化性能、抗霉菌性能是航空航天材料應該具備的良好特性。

    另外為了減輕飛行器的結構重量， 選取盡可能小的安全余量而達到絕對可靠的安全壽命，被認為是飛行器設計的奮斗目標。對于導彈或運載火箭等短時間一次使用的飛行器，人們力求把材料性能發(fā)揮到極限程度。為了充分利用材料強度并保證安全，對于金屬材料已經(jīng)使用“損傷容限設計原則”。這就要求材料不但具有高的比強度，而且還要有高的斷裂韌性。在模擬使用的條件下測定出材料的裂紋起始壽命和裂紋的擴展速率等數(shù)據(jù)，并計算出允許的裂紋長度和相應的壽命，以此作為設計、生產和使用的重要依據(jù)。對于有機非金屬材料則要求進行自然老化和人工加速老化試驗，確定其壽命的保險期。復合材料的破損模式、壽命和安全也是一項重要的研究課題。

    他認為腐蝕防護控制技術是航空裝備安全、長壽命、高耐久性和低維修成本的重要保證，是裝備全壽命期設計、制造、使用和維護的重要工作，是裝備結構完整性設計中與靜、動、疲勞和損傷容限同等重要的內容。腐蝕防護控制技術的發(fā)展是長期而又迫切的任務，要從多專業(yè)／跨學科人手，近／長期結合，共同努力推動我國航空裝備的現(xiàn)代化事業(yè)。

    創(chuàng)新團隊精神是科研成功的基石

    湯所長表示一項先進腐蝕防護新技術要在航空領域實現(xiàn)成功應用，一定離不開一個優(yōu)秀的研究團隊，不但需要團隊成員有數(shù)年如一日、甘坐冷板凳、默默奉獻的科研攻關精神，而且還需有取長補短、集智攻關的團隊協(xié)作精神。

    航空裝備面臨的服役環(huán)境嚴酷、工況復雜，對其材料的可靠性、安全性和長壽命要求很高，同樣對材料的防護技術要求也非常高，先進新技術在航空上的首次應用都非常慎重和嚴謹，一項新的先進防護技術從預先研究、應用研究到飛機裝機、成熟使用，所需開展的研究工作非常多、周期非常長、協(xié)調的工作量非常大。

    例如，高速火焰噴涂（HVOF）碳化鎢涂層技術是目前航空領域采用的一項替代傳統(tǒng)電鍍硬鉻的先進技術，具有環(huán)保（無Cr6+ 污染）、耐腐蝕性好、耐磨性好、不降低基材疲勞性能等優(yōu)點，已應用于飛機起落架活塞桿、襟翼滑軌等關鍵零部件的防護。其從預先研究到成功應用，歷時十余年。北京航空材料研究院噴涂技術研究團隊首先經(jīng)過長達五年的預先研究工作，結合航空超高強度鋼、鈦合金材料特點和起落架、襟翼滑軌使用工況要求，開展了HVOF 技術的大量基礎性研究工作，在實驗室獲得了耐蝕性優(yōu)異、殘余應力可控、長壽命高速火焰噴涂（HVOF）碳化鎢涂層制備技術。在此基礎上獲得國家專項支持，我們組建了包括跨單位的大型研究團隊。在研究過程中，整個科研團隊克服重重困難，尤其是項目初期階段，甚至經(jīng)歷了粉末選用方案被推翻重來的重大挫折，但整個團隊毫不氣餒，大家共同努力、充分溝通協(xié)調，相互支持，完全不計較各單位間及個人得失，心往一處想、勁往一處使，我們很多同志在工廠現(xiàn)場一呆就是幾個月，每天在現(xiàn)場與工廠同志一起進行反復試驗、研究和驗證最佳參數(shù)，解決實際零件噴涂中出現(xiàn)的各類問題……經(jīng)過近5 年的集智攻關和團隊密切協(xié)作，最終保證了項目的按時完成、噴涂后飛機零件的裝機和圓滿首飛，這不得不說是整個研制團隊共同努力的成果。離開整個團隊的高效合作，這個項目要想圓滿完成是不可想象的。

    作為北京航空材料研究院表面工程研究所所長、作為領導，如何打造一支精良的科研團隊？湯所長表示，一支精良的科研團隊是孕育科研創(chuàng)新、完成科研任務、創(chuàng)造科研成果的重要保障。要打造一只業(yè)務熟練、精神飽滿、團結友愛、戰(zhàn)斗力強的科研團隊，需要從以下幾點著手：

    （1）優(yōu)秀的團隊文化

    一個優(yōu)秀的科研團隊必須有優(yōu)秀的團隊文化，這種文化應該是團結、奮進、包容、和諧，一代代傳承的。表面工程研究所是北京航空材料研究院眾多優(yōu)秀團隊中最耀眼的團隊之一，老一輩科研人員留下了光榮傳統(tǒng)，形成了“永爭第一”、“五室是我家”的優(yōu)秀團隊文化。正是這種優(yōu)秀文化，使大家在遇到一些困難和不利時，繼續(xù)保持著強大凝聚力和向心力，大家齊心協(xié)力，通過不到十年的努力，終于走出低谷，再創(chuàng)輝煌。

    （2）前瞻性的研究方向

    正確的研究方向是科研團隊良性發(fā)展的保障，選擇好具有前瞻性和重要應用前景的研究方向對于科研團隊意義重大，是影響其成功與否的關鍵因素之一。表面工程研究所將根據(jù)發(fā)動機、飛機腐蝕與防護需求，聚焦主業(yè)，著力于解決發(fā)動機、飛機腐蝕與防護重大問題，開展防護體系建設，提升行業(yè)技術水平。

    （3）優(yōu)秀的人才隊伍

    一個有戰(zhàn)斗力的科研團隊除了要有具有戰(zhàn)略眼光的優(yōu)秀領軍人物外，還需要有一個有梯度的優(yōu)秀人才隊伍。團隊成員的集體智慧才是科研發(fā)展和創(chuàng)新的最強大動力，合理的人才層次是保證團隊發(fā)揮最強戰(zhàn)斗力和長盛不衰的關鍵。

    兩大舉措破解當前航空腐蝕難題

    航空材料及裝備具有自身的特點，涉及材料種類繁多、裝備結構復雜，服役環(huán)境惡劣，任務工況復雜。湯所長表示，做好航空領域的腐蝕控制需從兩個方面重點考慮：一方面以全壽命周期、整機防護體系的角度來系統(tǒng)考慮發(fā)動機和飛機的腐蝕控制，以發(fā)動機為例，即從設計、制造、使用、維護的全過程及從風扇、壓氣機、燃燒室、渦輪、噴管及附件等全系統(tǒng)兩個維度，統(tǒng)籌規(guī)劃發(fā)動機腐蝕控制工作，按照各階段、各部件特點，合理設置管理文件和防護措施，系統(tǒng)考慮、關注細節(jié)、消除防護薄弱環(huán)節(jié)和死角。另一方面針對核心問題、關鍵問題，集中力量、深入開展攻關研究，例如聚焦發(fā)動機長壽命熱障涂層和封嚴涂層、海洋環(huán)境飛機先進腐蝕防護技術等關鍵技術的研究，滿足航空領域應用的迫切需求。

    把握未來航空腐蝕控制技術的發(fā)展重點

    國外航空強國在腐蝕與防護技術方面起步很早，將腐蝕與防護的研究也提升到了很高的地位，建立起涵蓋飛機、發(fā)動機整體的腐蝕控制體系，并且將飛機、發(fā)動機的整體腐蝕控制和防護作為系統(tǒng)化的研究領域，進行全面的規(guī)劃設計，從設計、制造、使用、維護全壽命周期，建立起飛機、發(fā)動機腐蝕控制和防護體系。我國的航空材料腐蝕與防護技術以往較關注單個先進技術的應用，并且多屬于“針對問題、解決問題”的發(fā)展方式，但近年來逐步改變思路，開始注重從全壽命周期和整體的角度上考慮，總體而言，還處于發(fā)展階段。我國航空材料腐蝕與防護技術在部分防護體系的長壽命、工藝環(huán)保性及評價技術等方面還需要急需努力。

    湯所長認為，未來我國航空材料的腐蝕與防護應當堅持全壽命周期、體系化的發(fā)展思路，系統(tǒng)規(guī)劃飛機、發(fā)動機的腐蝕與防護技術體系。未來發(fā)展的技術重點應包括長壽命涂層（如熱障涂層、封嚴涂層等）、超高溫防護涂層、環(huán)保表面處理工藝、海洋環(huán)境先進防護技術、腐蝕損傷原位監(jiān)檢測及自修復/外場快速修復技術、環(huán)境適應性評價等方面。

    后記：愿全國航空腐蝕界同仁們，共同努力不怕腐蝕，把腐蝕推向不腐蝕。相信在大家的共同努力下，我國航空裝備的壽命研究將取得新的突破和更大的成果！

    人物簡介

    湯智慧，男，1974年11月生，研究員，中國航空發(fā)動機集團北京航空材料研究院表面工程研究所所長，并兼任航空材料先進腐蝕與防護航空科技重點實驗室副主任、中國腐蝕與防護學會航空航天專業(yè)委員會秘書長、航材中心表面工程分委會秘書長。主要從事發(fā)動機及飛機腐蝕控制與防護研究工作，研究領域包括先進噴涂技術、高強度鋼低氫脆防護技術、環(huán)保表面處理技術、氫脆控制等。在國內外學術會議及刊物上第1作者發(fā)表論文二十余篇，獲部級以上科技成果獎18項，專利7項，參編專著2 本、主編并頒布航空工藝標準3項，榮立個人二等功三次、三等功一次。

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責任編輯：王元

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