中國科學(xué)院院士葛昌純提出發(fā)展輕量化技術(shù)與粉末冶金

　　9月9日，江西南昌。由中國企業(yè)聯(lián)合會、中國企業(yè)家協(xié)會主理，為期兩天的“2017中國500強(qiáng)企業(yè)高峰論壇”召開。來自北京科技大學(xué)粉末冶金與先輩陶瓷研討所的中國科學(xué)院院士葛昌純出席并演講。在輕量化技巧方面，他倡議發(fā)展粉末合金，重點(diǎn)研討氮化硅和碳化硅。

　　粉末冶金

　　葛昌純介紹稱，粉末冶金是輕量化工藝，最節(jié)儉材料、節(jié)儉加工工藝。“先進(jìn)的粉末冶金材料能夠大大進(jìn)步強(qiáng)度和韌性，能夠減輕分量，能夠使機(jī)能進(jìn)步”。他舉例稱，現(xiàn)在飛機(jī)的發(fā)動機(jī)、渦輪盤全部是用的粉末合金渦輪盤，因?yàn)闄C(jī)能好，強(qiáng)度高，能減少分量。

　　葛昌純建議發(fā)力發(fā)展粉末合金鋼，“比如石油管道假如用粉末的耐腐蝕鋼和不銹鋼能夠大大增加合金元素，進(jìn)步耐腐蝕水平，能夠使石油管做得比較薄，但是強(qiáng)度、耐腐蝕性更好”，“汽車上絕大部分的連桿等都是用粉末冶金的辦法做的，曩昔用傳統(tǒng)的釉面，材料利用率低，能夠50%不到，機(jī)加工又大，用了粉末鑄造后，鍛出來便是一個個連桿，材料利用率能夠到達(dá)90%以上，并且外面疲憊機(jī)能更好，機(jī)能的進(jìn)步也能夠輕量化。以是粉末冶金自己便是輕量化的技巧”。

　　先進(jìn)陶瓷

　　至于“先進(jìn)陶瓷”，葛昌純表示，同樣是輕量化技術(shù)，“現(xiàn)在我們重點(diǎn)研究氮化硅和碳化硅，比如說過去用鋼，密度是7.8，用了氮化硅、碳化硅，密度減少了3.2，性能還好。現(xiàn)在火箭上、航天上用的軸承，所有軸承已經(jīng)換成陶瓷軸承了，一個是輕，一個是摩擦系數(shù)低，而且不用輪滑油、轉(zhuǎn)速還特別高”。

　　輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的必要性

　　航空航天飛行器在超高溫、超低溫、高真空、高影立、強(qiáng)腐蝕等極端條件下工作，除了依靠具有優(yōu)異特性和功能材料之外，還有賴于優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在材料研究難度日益增大的情況下，結(jié)構(gòu)優(yōu)化成為一種性價比極高的方向，特別在3D打印這種新的加工工藝日漸成熟和普及的清，對優(yōu)化后結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)和工業(yè)化，有極大的促進(jìn)作用。由此可見，航空航天產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在航空航天發(fā)展中極其重要的地位和作用。“這就是減輕結(jié)構(gòu)所得的經(jīng)濟(jì)效益相對值，每減一公斤所得經(jīng)濟(jì)效益與飛機(jī)速度的關(guān)系”，葛昌純表示。

　　在他看來，新世紀(jì)以來，先進(jìn)制造技術(shù)的展開，極大地促進(jìn)了我國航空航天技術(shù)與高端裝備的前進(jìn)，其間以增材制造就是3D打印為代表的整體結(jié)構(gòu)構(gòu)型制造工藝正成為完結(jié)下一代航空航天翱翔其結(jié)構(gòu)系統(tǒng)輕量化、高性能和多功能研制的有力保證，也極大地促進(jìn)了結(jié)構(gòu)整體構(gòu)型設(shè)計(jì)理論與辦法的展開。“在翱翔器結(jié)構(gòu)的研制過程中，結(jié)構(gòu)的整體構(gòu)型使結(jié)構(gòu)主承力框架、次承力件和設(shè)備設(shè)備支架等，承載環(huán)節(jié)完結(jié)整體化結(jié)構(gòu)、一體化布局和緊湊型、輕量化構(gòu)型設(shè)計(jì)，可最大極限地減少結(jié)構(gòu)的工藝分別面”，葛昌純稱。