國(guó)產(chǎn)300M鋼達(dá)到美軍水平，使用近20年無(wú)故障

鋼是飛機(jī)上應(yīng)用最早、用量最大的結(jié)構(gòu)材料之一。超高強(qiáng)度鋼是上個(gè)世紀(jì)60年代后期材料科學(xué)最重大的成果之一.它以其最高強(qiáng)度和優(yōu)良綜合性能迅速成為航空、航天等高科技領(lǐng)域如飛機(jī)起落架、機(jī)翼大梁、火箭、導(dǎo)彈殼體和高精密傳動(dòng)等主承力構(gòu)件的首選材料,至今,一直是材料科學(xué)前沿的重要部分和研究熱點(diǎn)。

趙振業(yè)院士

我國(guó)著名航空結(jié)構(gòu)材料專(zhuān)家、中國(guó)工程院院士趙振業(yè),一直從事航空超高強(qiáng)度鋼應(yīng)用基礎(chǔ)理論、合金設(shè)計(jì)和應(yīng)用科學(xué)技術(shù)研究,不斷開(kāi)拓航空超高強(qiáng)度鋼的新領(lǐng)域,為多項(xiàng)重大航空工程做出了突出貢獻(xiàn)。

起落架是飛機(jī)的五大部件之一，是飛機(jī)最重要的承力構(gòu)件，同時(shí)又是飛機(jī)故障及事故率最高的部件之一。世界上95%以上飛機(jī)起落架都用超高強(qiáng)度鋼制造。國(guó)外起落架達(dá)到與飛機(jī)同壽命，最高規(guī)定壽命5000飛行小時(shí)。我國(guó)殲8飛機(jī)要求3000飛行小時(shí)。殲8飛機(jī)原起落架壽命短，性能不穩(wěn)定。從1965~1990年的20多年中，多次疲勞試驗(yàn)均未達(dá)到規(guī)定指標(biāo)。其中主起落架疲勞試驗(yàn)最短167飛行小時(shí)破斷，空軍使用最短79飛行小時(shí)破斷，334飛行小時(shí)普遍出現(xiàn)裂紋。1982年沈陽(yáng)飛機(jī)制造公司不得不暫定起落架壽命為200飛行小時(shí)。結(jié)果是一架飛機(jī)要備好幾副起落架。.

為解決飛機(jī)起落架這一重大航空工程難題，原國(guó)防科工委于1979年12月31日對(duì)“飛機(jī)起落架用新型高強(qiáng)度鋼300M應(yīng)用研究”課題立項(xiàng),并列為國(guó)家“七五”重點(diǎn)科研項(xiàng)目。課題主要研究?jī)?nèi)容為用仿制300M鋼制造殲-8II主起落架，達(dá)到壽命3000飛行小時(shí)。

這是一項(xiàng)涉及航空、冶金、機(jī)械三個(gè)部委12個(gè)廠所院校的系統(tǒng)工程，直接參研人員達(dá)上百人。

300M鋼是美國(guó)國(guó)際鎳公司于上世紀(jì)50年代初發(fā)展起來(lái)的新型超高強(qiáng)度鋼。這種鋼最大優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、韌性良好、固有疲勞強(qiáng)度高。美國(guó)于1965年正式用于制造飛機(jī)起落架。

國(guó)產(chǎn)殲-8戰(zhàn)機(jī)，在沒(méi)有應(yīng)用300M鋼制造起落架之前，需要備份多個(gè)起落架

在美國(guó)大約90%以上的軍民用飛機(jī)起落架都用300M鋼制造,還被其他國(guó)家引進(jìn)使用,可以說(shuō)300M鋼是世界上使用的強(qiáng)度最高、純度最高、綜合性能最好、應(yīng)用最廣的起落架用鋼。但由于美材料標(biāo)準(zhǔn)中技術(shù)要求和國(guó)內(nèi)冶金技術(shù)差距較大，又無(wú)國(guó)外工藝資料，研仿難度高，以致在1980~1983年近4年間，仍未達(dá)到美標(biāo)要求。

1983年8月趙振業(yè)接任課題組組長(zhǎng)后，對(duì)國(guó)內(nèi)外專(zhuān)業(yè)技術(shù)狀況進(jìn)行了全面調(diào)查，并以其深厚的理論根底、非凡的分析能力,重新對(duì)課題進(jìn)行了論證。并在前研究基礎(chǔ)上，針對(duì)塑性、韌性不達(dá)標(biāo)問(wèn)題,提出了“提純?cè)牧?，降低硫含量”和“?拔開(kāi)坯”工藝路線建議。 性能試驗(yàn)結(jié)果表明，國(guó)產(chǎn)300M鋼達(dá)到美標(biāo)要求和實(shí)物水平。

應(yīng)用300M鋼制造的起落架，壽命達(dá)到美國(guó)水平，與戰(zhàn)機(jī)壽命同步，圖為美國(guó)F-15戰(zhàn)斗機(jī)起落架

300M鋼用作起落架可做到體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、使用可靠。但是，其突出缺點(diǎn)是疲勞強(qiáng)度對(duì)應(yīng)力集中敏感和氫脆敏感。如不解決，非但不能滿足起落架要求、充分發(fā)揮其超高強(qiáng)度優(yōu)越性，還會(huì)潛在災(zāi)難性隱患。為此，趙振業(yè)提出了發(fā)展工程應(yīng)用科學(xué)與技術(shù)思路，從抗疲勞原理出發(fā)，設(shè)計(jì)了長(zhǎng)壽命起落架的總體技術(shù)方案。提出并研究一種“無(wú)應(yīng)力集中”抗疲勞概念，建立了理論模型，研究了微觀機(jī)理。在系統(tǒng)研究基礎(chǔ)上，趙振業(yè)與課題組成員一道創(chuàng)新和集成創(chuàng)新了抗疲勞應(yīng)用技術(shù)體系，應(yīng)用10多項(xiàng)先進(jìn)工藝，徹底克服了300M鋼的兩項(xiàng)弱點(diǎn)。這些技術(shù)用于國(guó)產(chǎn)300M鋼制造起落架，疲勞壽命一舉達(dá)到5000小時(shí)不破斷，增加載荷30％再繼續(xù)試驗(yàn)至6000小時(shí)仍不破斷。這一結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了課題規(guī)定3000小時(shí)指標(biāo)，也超過(guò)了國(guó)外同類(lèi)起落架最高規(guī)定5000小時(shí)指標(biāo)。至今，起落架使用近20年無(wú)故障，并已廣泛應(yīng)用于10多種飛機(jī)。實(shí)現(xiàn)了我國(guó)長(zhǎng)壽命起落架的重大工程目標(biāo)，開(kāi)拓了一條應(yīng)用科學(xué)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命構(gòu)件的技術(shù)道路。獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。