“普通机身结构用,这数据够了。”谢明轩指着报告,“但发动机缸体特别是倒置v型12缸,缸体要承受爆发压力、往复惯性力、还有振动载荷。强度差这十兆帕,疲劳寿命可能差一倍。”
正说着,峡谷口传来卡车声。陈景澜带着周明远和两个助手,从一辆卡车上小心翼翼地卸下个木箱。箱子打开,里面是个用油纸仔细包裹的金属件——那是他们用替代材料加工的发动机缸体1:1模型,专门带来给炼钢厂做参考的。
“何工,谢工,打扰了。”陈景澜脸上没太多喜色,反而透着凝重,“缸体实物带来了,你们看看结构就明白——壁厚最薄的地方只有六毫米,要承受一百多个大气压的爆发压力。而且倒置布局,散热条件更苛刻,材料的热稳定性要求极高。”
何强蹲下身,仔细看那个缸体模型。复杂的内部水道,薄壁结构,还有那些应力集中的圆角部位。他伸手敲了敲,模型发出沉闷的声音。
“这结构确实吃劲。”何强站起来,“陈工,你们测算过实际工况下的应力分布吗?”
“算过。”周明远摊开一叠图纸,“峰值应力出现在缸筒上部,靠近燃烧室的位置。按最大增压工况计算,局部应力可能达到280兆帕以上。所以材料屈服强度必须留够余量。”
陆哲远凑过来看图纸,那些密密麻麻的应力云图让他直咧嘴:“我的天,这比电路板上的走线还复杂。苏工,你说咱们要是把飞控计算机做得这么精密”
“先解决材料问题。”苏瀚文打断他,“何工,强度提升的关键在合金化和热处理。咱们现在这批铝,镁硅铜的添加量还比较保守。”
谢明轩点头:“对。发动机铝材需要的是铝硅镁铜系合金,硅含量要提到百分之七左右,镁百分之一,铜百分之四。但添加量增加,冶炼控制和后续热处理就更复杂——容易偏析、产生脆性相。”
陈景澜带来的缸体模型像一面镜子,照出了通用铝材和专用铝材之间的鸿沟。火窑沟的气氛从庆功的轻松,迅速转向攻坚的紧绷。
专项炼制方案当天下午就定下了。何强把技术团队分成三组:谢明轩带人优化合金配方;小徐负责热处理工艺设计;陆哲远和苏瀚文继续改进熔炼过程的在线监测——这次要能实时监控合金元素的分布均匀性。
第一次试验就给了个下马威。按新配方炼出的铝锭,强度倒是上去了——抗拉强度冲到325兆帕,可延伸率掉到了百分之五以下,脆得像个饼干。
“硅相太多了,形成粗大的初生硅,割裂基体。”谢明轩在显微镜下看着金相照片直摇头,“得加细化剂,还要控制冷却速度。”
细化剂用了磷盐,冷却速度通过水冷模具来调节。第二次试验,延伸率回升到百分之七,可强度又掉回315兆帕。
“这跟调电路似的,增益大了带宽窄,带宽宽了增益小。”陆哲远蹲在炉子旁嘀咕,“总得取舍吧?”
“发动机材料不能取舍。”何强很坚决,“强度和韧性都要。陈工说了,缸体要在高周疲劳载荷下工作十万次以上,脆了不行,软了也不行。”
郑师傅这几天一直安静地看着,这时忽然开口:“我瞅着,这跟打铁淬火一个理——火候到了还得看‘回火’。你们这铝锭铸出来,是不是也得‘回回火’?”
小徐眼睛一亮:“郑师傅说得对!我们只做了固溶处理,还没做人工时效!铝硅镁铜合金要通过时效处理析出强化相!”
于是第三次试验,增加了时效热处理环节:铝锭在固溶处理后,在特定温度下保温一段时间,让合金元素以细小的强化相形式均匀析出。
时效温度定在180度还是200度?保温八小时还是十二小时?又是一轮正交试验。
火窑沟的墙上贴满了新的记录表,每张表上都记录着不同的热处理工艺和对应的性能数据。到第七组试验时,小徐拿着刚出炉的力学性能报告,手开始抖了。
“何工您看这个”
何强接过报告:抗拉强度328兆帕,屈服强度285兆帕,延伸率百分之八点二。
全面达标,而且略有超出。
“金相呢?”谢明轩赶紧问。
“均匀!强化相细小弥散,初生硅也被细化了!”小徐激动得声音都变了,“这套工艺——合金配方、细化处理、冷却控制、固溶加时效——成了!”
陈景澜第一时间被请了过来。他看着测试报告,又亲自检查了铝锭的断口——细腻的韧窝状,是韧性断裂的特征。最后,他拿起一块铝材,用手掂了掂,又用随身带的小硬度计测了测。
“何工,谢工,”陈景澜抬起头,脸上终于露出笑容,“这材料,能用。不,是很好用。”
何强长舒一口气,三天来紧绷的肩膀终于放松了些。但他马上又问:“陈工,这只是基础性能达标。发动机实际工况更复杂,还要做高温持久、热疲劳、腐蚀这些专项测试”
“做!”陈景澜很干脆,“我们发动机组全力配合。需要模拟什么工况,我们提供参数;需要做什么测试,我们提供设备。总之——”他看向那批泛着特殊金属光泽的铝锭,“这批专用铝材,我们要定了。”
专项炼制的第一批铝材,共五十公斤,被仔细封装,贴上“发动机缸体专用-批次01”的标签,送往瓷窑村研发中心。而火窑沟里,工人们已经开始准备第二批的冶炼——这一次,他们要稳定工艺,把偶然的成功变成可靠的生产。
夜色再次降临时,何强站在炉前,看着炉火映照下的新一批原料。他知道,过了今天,炼钢厂才算真正迈入了航空材料制造的门槛。纯度达标是拿到了入场券,而这批发动机专用铝材的炼成,才是他们在考场里交出的第一份像样的答卷。
路还长。缸体铝材只是开始,后面还有活塞、连杆、涡轮叶片用的一连串更刁钻的材料需求。但至少今晚,火窑沟里的炉火,映出的不再是迷茫的摸索,而是有方向的、坚定的光。