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第685章 机身铝材轻量化攻关,兼顾强度与减重(1 / 1)

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发动机专用铝材的成功喜悦在瓷窑村研发中心还没捂热乎,江砚秋和秦昭廷就抱着一叠厚厚的机身结构计算书找上了林烽。俩人脸上没有半分轻松,反倒比之前更严肃了。

“林厂长,发动机材料解决了,现在该轮到机身了。”江砚秋把计算书摊开在桌上,上面密密麻麻全是公式和图表,“我们做了详细的质量分配分析,‘山鹰’要达到设计航程和机动性指标,整机空重必须控制在两千八百公斤以内。而现在——”他用铅笔敲了敲一个数字,“按现有铝材性能设计的结构,超重三百二十公斤。”

林烽眉头一皱:“三百二十公斤?这么多?”

“对。”秦昭廷接话,“发动机组那边已经把动力系统重量压到极限了,航电系统宋主任他们也做了轻量化设计。现在大头就在机身结构——蒙皮、隔框、长桁、翼梁,全是吃重的大户。”

“所以你们的意思是?”

江砚秋翻到材料性能页:“我们需要专为机身优化的铝材。不追求发动机那么高的高温强度,但要极致轻量化——在保证安全余量的前提下,密度能降多少降多少,同时抗拉强度不能低于二百八十兆帕。”

林烽立刻明白了。如果说发动机铝材是“重甲战士”,那机身铝材就得是“轻装骑兵”——既要跑得快,还得扛得住打。他抓起电话:“何强,带上谢工,马上来我办公室。”

半小时后,火窑沟的技术骨干们围在了研发中心的会议室。何强听完需求,第一反应是挠头:“江工,秦工,你们这要求比发动机的还刁钻。强度不能降,密度还要减,这不符合材料学常识啊!通常减重就要牺牲强度”

“所以要创新。”谢明轩推了推眼镜,已经开始在笔记本上画铝的晶体结构示意图,“纯铝密度二点七,咱们现在的铝合金因为添加了铜、硅等元素,密度提到二点八左右。如果想减重,最直接的是减少这些重元素的添加量,但那样强度肯定掉。”

陆哲远插嘴:“那能不能加点轻元素?比如镁?镁比铝还轻呢!”

苏瀚文瞥他一眼:“镁是轻,但镁铝系合金的耐腐蚀性差,飞机上天后要面对潮湿、盐雾,腐蚀了更麻烦。”

会议室陷入沉默。这确实是个两难:减重就要少加重元素,强度会降;加轻元素如镁,又带来新问题。

一直没说话的林烽忽然开口:“谢工,你刚才说‘减少重元素添加量’——减多少强度会开始明显下降?”

谢明轩心算了一下:“以咱们现在的铝硅镁铜合金为例,如果把铜含量从百分之四降到百分之三,强度大概会降百分之八到十。”

“那如果只降百分之零点五呢?”林烽问,“微量调整,同时用其他方法补偿强度损失?”

这个思路让所有人一愣。小徐最先反应过来:“林厂长的意思是精细化调控?把合金成分调整到临界点,然后通过更极致的热处理工艺把强度‘拉’回来?”

“对。”林烽站起身,走到黑板前,“我们之前做发动机材料,是‘做加法’——加元素提强度。现在做机身材料,要‘做减法’——减重量保强度。减法更难,因为余地小。但再难也得做。”

方案定下来了:以现有航空铝材为基础,逐步微调合金成分,重点试验降低铜、硅含量,同时尝试微量添加镁元素(不超过百分之一),配合更复杂的热处理工艺,寻找强度-重量的最佳平衡点。

回到火窑沟,攻关小组立刻行动。第一批试验还是老办法:正交设计,十六组不同配比的小炉试验。

第一轮结果出来,情况不乐观。铜含量降到百分之三点五的几组,强度果然掉了百分之五以上;加了微量镁的几组,强度倒是稳住了,可耐腐蚀初步测试显示问题——在盐雾环境下放置二十四小时,表面就出现了点蚀。

“镁含量得控制得更低。”谢明轩看着腐蚀试样直摇头,“超过百分之零点五,腐蚀敏感性就明显上升。可这么点镁,对减重的贡献微乎其微。”

何强蹲在炉子旁,盯着炉火出神。郑师傅拎着茶壶过来,给他倒了碗水:“何工,愁啥呢?我瞅着你们这试验,跟配中药似的——君臣佐使,分量差一点都不行。”

这话突然点醒了何强。他跳起来:“郑师傅你说得对!就是配中药!咱们光想着减铜加镁,没想过‘佐料’——能不能加其他微量元素,既改善镁的耐腐蚀性,又能强化基体?”

谢明轩眼睛亮了:“有道理!比如锰?微量锰可以细化镁相,提高耐蚀性,还能起到一定的强化作用。还有铬,铬也能改善耐蚀”

“那就试!”何强一拍大腿,“做微量多元合金!铜硅降下来,加极微量的镁、锰、铬,配合特殊热处理!”

这个思路打开了新局面。。

冶炼控制要求陡然提高。这么微量的添加,均匀性成了大问题。陆哲远和苏瀚文把在线光谱监测仪又升级了一版,采样频率提高了一倍,确保任何偏析都能及时发现。

热处理工艺也更复杂了:多级固溶,分段时效。小徐守着热处理炉,像守着月子里的产妇,温度曲线调得比心电图还精细。

第七轮试验的铝锭出炉时,外观就和之前不一样——光泽更柔和,质地看起来更“轻灵”。取样送检,等待的两天里,连江砚秋和秦昭廷都从研发中心跑来了火窑沟,守在分析室门口。

全面检测报告出来的那一刻,谢明轩拿着报告单的手有点抖。他深吸一口气,念出关键数据:“密度二点七三,比标准航空铝材降低约百分之四点五。抗拉强度二百八十五兆帕,满足要求。延伸率百分之九,优于预期。”

“耐腐蚀呢?”何强急问。

“盐雾试验四十八小时,无明显点蚀,评级达标。”谢明轩顿了顿,“还有更重要的——根据这批材料的性能数据,江工你们重新计算的结构重量能减多少?”

江砚秋已经掏出本子在算了。几分钟后,他抬起头,眼睛发亮:“如果全机采用这种新材料,结构重量能减轻百分之十五左右。换算成绝对重量,大约三百五十公斤!”

“三百五十公斤?!”秦昭廷惊呼,“那不光能抵消超重,还能多出三十公斤余量!可以多加燃料,或者加强装甲!”

火窑沟里爆发出欢呼。何强一屁股坐在地上,三天没合眼的疲惫一下子涌上来,但他脸上是抑制不住的笑。

林烽闻讯赶来,听完汇报,他拿起一块新铝材试样,掂了掂,又用手指弹了弹——声音清脆,余音悠长。

“好材料。”他评价道,“轻而不飘,强而不拙。何工,谢工,你们又立一功。”

“是大家伙的功劳。”何强撑着站起来,“郑师傅的点拨,小徐的热处理,陆工苏工的监测少了谁都不成。”

江砚秋已经迫不及待了:“林厂长,这批材料什么时候能稳定量产?我们结构组等着做详细设计呢!”

“一周。”何强保证,“工艺路线已经摸清,一周内出第一批量产材料,送你们做全尺寸构件试验。”

夜色再次降临火窑沟时,炉火映着人们疲惫但兴奋的脸。何强看着新出炉的那批铝锭,它们静静地躺在模具里,泛着浅银灰色的光泽,看起来确实比之前的材料“轻巧”一些。

他知道,从今天起,“山鹰”的骨架将用上这种专为飞翔而生的金属。减重百分之十五,对飞机来说,不只是数字的变化,更是性能的跃升。而这一切,始于这群人对着炉火的一次次思考、一次次试验、一次次不放弃的调整。

远处,瓷窑村研发中心的灯火星星点点。何强想,那些灯火下的人,此刻大概也在为新的可能而兴奋吧。而连接这两处灯火的,正是火窑沟里这些沉默的、却即将托起翅膀的金属。

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