为航空发动机铸造最好的单晶叶片
■解放军报记者 张 新
航空发动机被誉为现代工业的“皇冠”，单晶叶片则被誉为“皇冠上的明珠”。单晶叶片由于处于航空发动机中温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位，被视为航空产品第一关键零件。单晶叶片的铸造工艺直接决定了航空发动机的性能 ,是一个国家航空工业水平的显著标志之一。
铸造单晶叶片，离不开一种特殊的金属——铼。作为自然界最后被人类发现的一种稀有金属元素，铼在地壳中的含量比绝大部分稀土元素都少，含铼的镍基高温合金能够有效提高单晶叶片的各项性能和使用寿命。
在我国，有一家名为
炼石有色的民营企业，他们依托对稀有金属铼的勘探发掘和含铼高温合金技术的使用，进军航空发动机领域，将为我国自主研发的航空发动机提供一流的单晶叶片。
只有从“痛感”走出，才能重获新生
2010年，华山南麓矿山，工作人员意外勘探到稀有金属铼。对炼石有色公司来说，这是上天送来的惊喜——储量176吨，约占全球储量的7%，仅次于美国与俄罗斯。消息公布，国内外高度关注。
熟悉航空航天工业的人都知道，小到涡轮叶片、排气喷嘴，大到航空发动机、火箭外壳，铼金属是航空航天工业生产必不可少的战略资源。
直到上世纪末，我国并没有发现铼金属，缺少对含铼高温合金和单晶叶片铸造技术的相关研究。加之西方国家一直对中国实施技术封锁，这项技术成为我国航空发动机研制发展瓶颈之一。
勘探出铼金属，却没有相关配套技术，这是摆在他们面前的头等难题。“企业不能只满足于单一的勘探开采，我们还要掌握先进的铸造技术，并应用到航空领域。”在一次企业董事会上，董事长张政决定要推动企业转型。
转型之路并非想象中那么容易。回忆往事，张政对记者说：“从稀有金属行业贸然进军全新领域，既要承担市场风险，还要经历转型之‘痛’。”
“这次转型就是解决一项工作的两个难题。”张政说，含铼高温合金和单晶叶片铸造技术，看似两个不同的技术环节，但最终目的是为了成功铸造单晶叶片。
6年前，当张政满怀信心要干一番事业时，却遭遇了人生的一次“痛感”，人才成为摆在他面前的第一道难题。“引进不了人才，转型就是空想。”
正当张政一筹莫展时，国家的“千人计划”为他带来了机遇，张政寻觅到了他所需要的第一位专家。经过艰苦谈判，这位专家最终同意加入企业。成功引进第一位专家后，人才汇集如“蝴蝶效应”，10多名业内专家纷纷加入技术攻关队伍。
张政满心以为，从此企业就会驶上快车道。没想到，又一道“拦路虎”横亘在他的面前：有人才，有技术，却没有设备。“没有设备，巧妇难为无米之炊。”张政感慨地说。
最终他们通过合法途径成功引进了先进设备。有了人才、有了技术、有了设备，他们终于做出了产品。
转型是企业发展过程中必经之“痛”，只有从“痛感”走出，才能重获新生。自此，炼石有色公司开始高速转型。
过程看似简单，工艺却异常复杂
“单独一个厂房，目前有2条流水线，生产自动化程度非常高……”听完技术部经理宋扬的介绍，记者走进偌大的厂房，车间里的员工寥寥无几，只见机械臂上下挥舞，产品在流水线上依次通过。宋扬对记者说：“造单晶叶片不是员工越多越好，每个工序只配3至4人，大部分工作都由程序控制的自动化设备去完成。”
宋扬把铸造单晶叶片整个过程简单地概括为“三制三脱”，即制陶芯、制蜡模、制模壳，脱蜡模、脱模壳、脱陶芯。
在蜡模车间，一位工程师将事先制好的陶芯不偏不倚地放在射蜡模具的中心位置。“别看这么一个小动作，对操作人员工艺标准要求很高，陶芯位置稍有偏差，后面生成的单晶叶片空腔就会不均匀，导致整个产品报废。”宋扬如是说。
紧接着，这位工程师将一块装有陶芯的射蜡模具放入机器玻璃罩内，轻轻点击按钮，几分钟后，射蜡模具的空腔注满了蜡，一个叶片蜡模成功制好。“动作看似简单，背后却需要大量的工艺试验和参数设计去实现。”宋扬对记者说，在不同种类叶片蜡模的冲蜡过程中，很容易造成陶芯断裂、冲蜡不均匀、蜡流动方向不一致等问题，为此，他们的试验采取分段进行，在数百次分段试验中找到最优的工艺参数。
蜡模制好了，下一个难点便是制模壳。给蜡模制壳，犹如为它穿上一件白色的耐火“外套”。宋扬介绍，正常情况下，蜡模要分多次按细、中、厚砂3种浆料进行涂抹。
这个过程看似简单，但对浆料的要求很高——既要符合配方需求，又要保证寿命。宋扬给记者举了一个例子，重庆火锅好吃，主要看底料，选什么材料、炒料方法等都是关键因素。炎炎夏日，浆料很容易出现指标异常。为此，涂料车间必须保证恒温恒湿，每天他们都要给浆料做“体检”。
推开真空铸造车间的双层门，一套占地50平方米、两层楼高的巨型机器映入眼帘。这是他们引进的国内第一套定制版的精密铸造设备。在这里，将进行铼合金高温浇铸和单晶生长过程。
在记者印象中，铸造厂是高温燥热、火花四溅的场景，但在这里，只能看到冰冷的数字和不断闪烁的指示灯。“表面波澜不惊，内部却是1500℃以上的高温热流在翻滚。”宋扬对记者说，这款先进设备全程实现自动化，工作人员只需按下按钮，观察计算机里的数据参数，几个小时后浇铸自动完成。
至此，单晶叶片已经基本成型。后面，还要进行清壳、切割、热处理、脱陶芯、检验等多个工序。“铸造单晶叶片是一个精益求精的过程。”宋扬感慨地说，只有每一个环节做到近乎百分之百的完美，才能保证一个相对较高的产品合格率。
走出去，还要融进来
今年5月，国产大型客机C919成功首飞。消息传来，张政备受鼓舞。如今，炼石有色公司已成功走向海外。
和国内许多民营企业家一样，在张政的心中，有一个“参军梦”。作为国内生产航空零部件的技术领先企业，张政相信，他们有实力、有技术、有设备，能够更好地为军服务。
“由于我们不是传统航空产业集团的成员，也不是军工企业，经常遭遇一些产业和制度壁垒。技术是严谨的，一试便知，而壁垒是无形的。”张政感慨地说，国家重视民企发展，希望在军民融合这股春风下，军地双方能够搭建更多的交流平台，加强与军工企业的合作，让民企驶上通往军营的高速路。
相信，随着军民融合发展战略不断推进，民企参军热潮更加强烈，民企能够更好地发挥自身优势，为国防和军队现代化贡献更大力量。
长征常赢
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