各位熱愛科技的朋友們，還記得那個(gè)被“卡脖子”的年代吧？在航空材料領(lǐng)域，我們?cè)?jīng)只能，仰望那浩瀚的星空，如今卻能夠，平視整個(gè)世界。今天就讓我?guī)銈冏哌M(jìn)，中國航空不銹鋼的崛起故事，一同見證科技強(qiáng)國那鏗鏘有力的步伐。
被封鎖的天空
2010年，當(dāng)國產(chǎn)大飛機(jī)C919還在圖紙之上描繪著未來之時(shí)，一個(gè)殘酷的現(xiàn)實(shí)，擺在了中國航空工業(yè)的面前：高端航空不銹鋼，有90%依賴進(jìn)口。發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、機(jī)身結(jié)構(gòu)件等關(guān)鍵部位，以及所需的超高強(qiáng)度不銹鋼，國外卡得死死的。
"那時(shí)候，我們就像是一個(gè)會(huì)做菜的廚師，卻拿不到關(guān)鍵的調(diào)料"，太鋼集團(tuán)航空 數(shù)據(jù)顯示，2012年我國航空級(jí)不銹鋼，自給率不足15%，而且高端航空不銹鋼，幾乎全部依賴進(jìn)口。一噸普通不銹鋼的價(jià)格約為2萬元，不過航空級(jí)不銹鋼卻高達(dá)50-80萬元，價(jià)格差距竟然高達(dá)25-40倍。這樣的話，這不但僅僅是成本問題，其實(shí)更是國家安全問題。 自主創(chuàng)新的星火 面對(duì)技術(shù)封鎖，中國科研人員開始了艱苦的攻堅(jiān)之路。2013年，由中國航發(fā)材料院、太鋼集團(tuán)以及北京科技大學(xué)組成的“航空不銹鋼自主研發(fā)聯(lián)合體”正式成立，開啟了國產(chǎn)航空不銹鋼的研發(fā)征程。 "最初的日子簡直是煎熬，"聯(lián)合體首席科學(xué)家張志強(qiáng)教授說，"我們反復(fù)試驗(yàn)了137次配方，熬了無數(shù)個(gè)通宵，才找到了適合航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫部件的材料配比?！?/p> 突破來自于創(chuàng)新研發(fā)團(tuán)隊(duì)，通過改進(jìn)真空感應(yīng)熔煉工藝，將鋼水中的氧含量，控制在10ppm以下，遠(yuǎn)低于國際標(biāo)準(zhǔn)的15ppm；而且通過優(yōu)化合金成分，使材料在900℃高溫下的持久強(qiáng)度提高了30%，這樣的話，這一指標(biāo)超過了美國同類產(chǎn)品。 2017年，一個(gè)振奮人心的消息傳來：由聯(lián)合體研發(fā)的GH4169航空不銹鋼成功應(yīng)用于國產(chǎn)大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，標(biāo)志著中國在這一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從0到1的突破。 技術(shù)飛躍與產(chǎn)業(yè)升級(jí) 關(guān)鍵技術(shù)取得突破之后，中國航空不銹鋼產(chǎn)業(yè)，進(jìn)入了快速發(fā)展的時(shí)期。太鋼集團(tuán)投入50億元建設(shè)的航空材料產(chǎn)業(yè)園，在2019年，正式開始運(yùn)營，每年能夠生產(chǎn)1萬噸產(chǎn)品。而且這個(gè)項(xiàng)目，彌補(bǔ)了國內(nèi)在多個(gè)航空不銹鋼生產(chǎn)工藝領(lǐng)域的不足。 在這個(gè)過程當(dāng)中，太鋼集團(tuán)竟然大大提高了自身的生產(chǎn)能力，并且對(duì)推動(dòng)行業(yè)整體進(jìn)步，起到了重要作用。通過持續(xù)增加研發(fā)資金投入，集團(tuán)順利地完成了技術(shù)創(chuàng)新，并且逐步在航空不銹鋼領(lǐng)域，占據(jù)了主導(dǎo)地位。同時(shí)“填補(bǔ)多項(xiàng)空白”這樣的成果，也讓中國航空材料的國際競爭力，稍微得到了進(jìn)一步提升。 技術(shù)上的進(jìn)步更是令人矚目。以下是國產(chǎn)航空不銹鋼與國際先進(jìn)水平的對(duì)比： 這些數(shù)據(jù)背后，是無數(shù)科研人員的心血。"我們不僅要趕上國際水平，更要超越"，中國航發(fā)材料院院長王海濤堅(jiān)定地說。 2023年，一個(gè)令全球航空業(yè)震驚的消息傳來：中國成功研發(fā)出可用于高超音速飛行器的新型不銹鋼材料。這種材料由北京理工大學(xué)黃鳳雷教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)，能夠在3000℃的極端溫度下保持結(jié)構(gòu)完整性，而傳統(tǒng)不銹鋼在1200℃就會(huì)開始變形。 這一突破采用了多層熱保護(hù)系統(tǒng)，將超高溫陶瓷材料應(yīng)用于鋼體表面，下方使用5毫米厚的氣凝膠，這種輕量高效的絕緣材料，能夠提供足夠的保護(hù)，使導(dǎo)彈在接近8馬赫的速度下保持結(jié)構(gòu)完整。這一創(chuàng)新不僅挑戰(zhàn)了長期以來只有鎢等稀有昂貴材料，才能用于高超音速飛行的假設(shè)，還提供了一種更經(jīng)濟(jì)可行的選擇。 走向世界的中國力量 如今中國已成為全球不銹鋼生產(chǎn)的領(lǐng)導(dǎo)者。2023年，中國不銹鋼產(chǎn)量達(dá)到36.6百萬噸，同比增長12.6%占全球總產(chǎn)量的62.15%。而在航空級(jí)不銹鋼領(lǐng)域，中國的自給率已經(jīng)從2012年的不足15%提升到2024年的85%以上。 更令人自豪的是，中國航空不銹鋼居然已經(jīng)走出國門，進(jìn)入國際市場。2024年中國不銹鋼出口量，稍微同比增長26%，凈出口量達(dá)到317萬噸，為歷史第二高水平。越南、印度、俄羅斯、土耳其和韓國，這樣的話成為中國不銹鋼的主要出口目的地。 在國際標(biāo)準(zhǔn)制定方面，中國而且確實(shí)漸漸開始擁有了話語權(quán)。2023年，由中國為主導(dǎo)制定的《航空發(fā)動(dòng)機(jī)用高溫不銹鋼檢測標(biāo)準(zhǔn)》，竟然被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織予以采納，這其實(shí)是中國在航空材料領(lǐng)域，第一次主導(dǎo)制定國際標(biāo)準(zhǔn)。 未來的挑戰(zhàn)與希望 盡管取得了令人矚目的成就，中國航空不銹鋼產(chǎn)業(yè)的發(fā)展之路仍面臨挑戰(zhàn)。一方面國際貿(mào)易摩擦日益加劇，2024年有超過20起針對(duì)中國不銹鋼產(chǎn)品的反傾銷和反補(bǔ)貼調(diào)查；另一方面，可持續(xù)發(fā)展的壓力也在增加，如何在保持技術(shù)領(lǐng)先的同時(shí)實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)，是行業(yè)必須面對(duì)的課題。 面向未來，我期望中國航空不銹鋼，能夠在新材料、智能制造等前沿領(lǐng)域持續(xù)取得突破，給國產(chǎn)大飛機(jī)、航天器等重大裝備，提供更為堅(jiān)實(shí)的材料支撐。同時(shí)也期盼產(chǎn)業(yè)能夠更為注重可持續(xù)發(fā)展，憑借技術(shù)創(chuàng)新，減少能耗與排放，達(dá)成經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境保護(hù)的雙豐收。 大家認(rèn)為中國航空材料還有哪些"卡脖子"技術(shù)需要突破？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的看法！
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