requestId:68c850255853e6.60304637.
中國網/中國發展門戶網訊 5月5日，長征五號B運載火箭首飛成功，近地軌道運載能力大于22噸，是目前我國近地軌道運載能力最大的火箭。在其強大的心臟中有一互動裝置個核心部件——氫泵渦輪，是由中國科學院金屬研究所攻克了鈦合金粉末近凈成形技術制造而成。這項成果從2016年開始應用于長征五號首次發射，一直沿用至今。
緣起
氫泵渦輪的作用是將箭體內的大量液氫燃料高速輸送到發動機燃燒室，與經典大圖液氧混合燃燒產生推力。若氫泵渦輪出現問題，火箭會瞬時因失去動力墜落。
2000年至2005年記者會間，在國家有關部門支持下，中國科學院金屬研究所鈦合金研究部從國外引進建設了國內第一臺鈦合金潔凈霧化制粉設備，原計劃用于研制航空發動機部件，但由于當時國內沒有需求和經費支持渠道，項目負責人、鈦合金研究部主任楊銳開始尋求國際合作經費支持，卻進展緩慢。2008年5月，兩篇關于鈦合金粉末熱等靜壓研究的報告引起了楊銳的注意，都是關于制備火箭氫氧發動機的氫泵渦輪的：一篇來自俄羅斯莫斯廣告設計科化學加工研究所，研人形立牌究關于如何提高粉末鈦合金性能；另一篇來自日本金屬技術公司，模擬粉末的熱等靜壓成形過程。聽到這兩篇報告，楊銳眼睛一亮，這不正是他模型一直苦苦尋找的鈦合金粉末的應用出囗嗎？
巧合的是，三個月后，長征五號氫氧發動機的氫泵渦輪作為配經典大圖套項目正式發布，為確保氫氧發動機研制進度，這個攻關任務公開招標。準備項目答辯的時間很緊，只有一個多月，團隊面臨的短板是沒有任何前期工作基礎。楊銳緊急召集團隊成員制定對策，立即啟動研究，希望在項目答辯前掌握關鍵數據，支撐研究方案，并指定剛獲得博士學位兩年的徐磊作為研啟動儀式究骨干。
探索
在2002年，楊銳招收徐磊作為博士研究生開展鈦合金潔凈粉末冶金研究。但因設備缺乏合乎要求的安裝場地，重新建設花了3年多時間，徐磊博士研究期間一直沒有獲得質量合格的粉末，一直場地佈置到他畢業答辯，設備也沒安裝好。他畢業后不得不到汽車公大型公仔司全息投影找了一份工作。但他初心不改，當聽說設備終于安裝好了，品牌活動立即辭職回到金屬所繼續該方向研究工作。
氫泵渦輪在零下2廣告設計53度高速旋轉工作，承受巨大載荷，粉末冶金制備的鈦合金材料性能能否滿足應用要求是項目面臨的第一個挑戰。團隊加班加點地工作，在短時間內走完了母合金、電極、制粉、場地佈置包套、熱等靜FRP壓、樣品加工、性能測試全過程，并通過反復試驗優化參數，研究部劉羽寅副主任、雷家峰研究員等緊急分頭安排落實，對工作按計劃進度完成起到了重要保障作用。
低溫力學性能測試環境苛刻、要求很高，當時全國只有中國科學院理化技術研究所低溫中心具有相關條件和資質，中心負責人李來鳳一接到請求即全力協調加班測試，對團隊及時獲得性能數據提供了極大的幫助。
測試結果表明，制備的粉末合金的性AR擴增實境能穩定地高于技術指標要求，良好的開局給予團隊極大鼓舞。應標答辯時，中互動裝置科院金屬所團隊以較扎實的工作基礎和詳盡具體的研究方案勝包裝設計出。
攻關
雖然拿到了項目，但團隊第一次開展粉末冶金部件研究，文獻上只見大致輪廓和最終結果，沒有關鍵技術和工藝過程的信息，研制難度可想而知。
氫泵渦輪屬于閉合空腔結構，內部無法進行機加工，對成形后的尺寸精度要求很高，而粉末致密化時體積收縮高達30%，控制復雜沈浸式體驗形狀輪廓尺寸的難度極大，這是項目遇到的最大技術障礙。如果完全依靠一輪輪反復實驗優化尺寸，成本極高，且時間上不允許。在著手部件成形試驗之前，徐磊開展了大量的模擬計算，這對包套優化設計和快速道具製作逼近理論尺寸起到了致關重要的作用，有效減少了必需的實驗驗證輪次，使大幅度壓縮研制周期成為可能。
渦輪的空腔是靠放置內部型芯實現的，若采用硬質型芯開幕活動，雖然有利于高溫成形時控制尺寸，但冷卻時易將部件內部結構撐裂。采用軟質型芯可避免裂紋，但尺寸控制難上加難。團隊由于掌握了計算模擬成形過程的關鍵技術，對尺寸控制的能力顯著增強，舞臺背板“藝高人膽大”，他們采用了軟質型芯方案，成功解決了尺寸精度與成形開裂的矛盾。
渦輪去除型芯需要采用選擇全息投影性腐蝕技術，中科院金屬所腐蝕科學與技術實力享譽世界，得益于這種多學科綜合實力，團隊很快解決了這個難題，并在董俊華研究員等人的幫助下優化了方案，縮短了部件制造周期。
功成
在攻克多項技術難題道具製作基礎上，中科院金屬所團隊在一展覽策劃年半時間內制造出了合格的氫泵渦輪樣件，為氫氧發動機研制提供了有力支撐。
時任國家973計劃顧問專家組組長周光召在聽取了項目進展與成果匯報后，認為該項目在強化原理性研究基礎上，發揮計算模擬指導作用，攻克了重大技術難關，具有示范意義。攻關團隊負責人楊銳AR擴增實境獲2010年度周光召基金會應用科學獎。
長征五號火箭首飛后，2017年4月，攻關團隊獲五部委“長征平面設計五號運載火箭首次飛行任務突出貢獻”團隊獎，徐磊獲“長征五號運載火箭首次飛行任務突出貢獻”個啟動儀式人獎。
TC:08designfollow