渦輪盤是航空發動機中最關鍵的核心部件,被稱爲發動機的皇冠。粉末高溫合金材料是製造高性能、高可靠性、長壽命先進航空發動機用渦輪盤的必備材料。我國粉末高溫合金材料體系和發動機用粉末盤製備工藝與歐美接近,但由於受到設備條件限制,粉末盤關鍵製備工藝之一的大變形量擠壓開坯技術一直無法實施。使得粉末盤組織性能均勻性問題、原始顆粒邊界和夾雜物等缺陷問題難以得到有效控制,影響了渦輪盤件的性能和使用壽命,最終影響了航空發動機的質量和飛機的性能。世界上只有美國美國威曼高登公司和法國阿布杜瓦公司掌握航空高溫合金棒材重型擠壓技術,而我國不得不採用熱等靜壓工藝。而這種工藝很難排除雜質。例如在渦扇-13的研製過程中,由於缺少這一環節,造成雜質混入FGH-4097渦輪盤中,渦扇-13在地面300小時長期試車時粉末盤斷裂,發動機燒燬,大大推遲了發動機定型時間,實際上,粉末盤加工技術落後讓中國航空發動機的壽命普遍只有美國同類產品的十分之一或者五分之一。

  軍事專家告訴記者,雖然我國在有色金屬擠壓領域發展較快,見諸報道的00MN以上的重型鋁擠壓機有9臺,無論從規模、噸位還是產量上均已成爲世界第一。但與有色金屬擠壓相比,黑色金屬的擠壓尤其是其鋼的熱擠壓技術難度較大,發展比較緩慢,直到21世紀初才獲得技術突破。2009年7月13日,內蒙古北方重工的3.6萬噸垂直擠壓機試車成功, 2012年6月29日,河北宏潤重工5萬噸垂直擠壓機試車成功,號稱世界上最大的垂直擠壓機。2015年6月27日,世界首臺6.8萬噸具有擠壓和模鍛雙功能重型壓機在青海康泰鑄鍛機械有限責任公司試車成功。

  在我國的這三臺黑色金屬擠壓機試車成功前,世界上最大的黑色金屬擠壓機設備擁有者爲美國卡麥隆公司(被威曼高登公司於1994年收購),該公司擁有3.15萬噸/1.26萬噸垂直擠壓機組一臺套(位於美國分部)、2.6萬噸垂直擠壓機一臺套以及1.08萬噸水平擠壓機一套(位於英國分部) 。法國國內也有一臺5千噸擠壓機。位於美國分部的擠壓設備曾因一次意外爆炸導致停產幾個月,致使美國所有軍、民用航空發動機用粉末冶金部件全線告急,包套的粉末冶金迫不得已只能空運到位於英國分部的另一臺2.6萬噸擠壓設備上進行生產。這也是美國,英國發動機壽命優於俄羅斯發動機最主要的因素之一。前蘇聯曾擬建一臺4.5萬噸垂直擠壓機,用來提高發動機渦輪盤壽命。但最終因蘇聯解體而未建成。

  軍事專家告訴記者,黑色金屬擠壓機除了可以用來擠壓航空高溫合金棒材以外,還可以用來生產蒸汽溫度超過600℃超超臨界火電站的高壓鍋爐管和核電用管等高附加值產品,我國雖然是鋼鐵大國,但是這些大口徑厚壁無縫鋼管在以前完全依賴進口,每年要花近百億元人民幣外匯。內蒙古北方重工早期曾與美國威曼高登公司洽談技術轉讓相關事宜,但被美國駁回,認爲影響其戰略安全,使得北方重工不得不尋求其它途徑。北方重工通過烏克蘭渠道獲得了前蘇聯4.5萬噸擠壓機方案,但其設計的機組採用傳統的設計方法,重量極大,投資成本過高。最終,北方重工選擇與清華大學聯手,採用清華大學提出的預應力鋼絲纏繞,預應力剖分-坎合技術研製生產3.6萬噸垂直擠壓機。

  由於黑色金屬擠壓機在國防,能源上的意義十分重大,例如北重集團3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機在生產處於虧損的情況下,承擔了某飛機材料專項《FHG-96粉末渦輪盤材料研製及應用研究》課題,依託3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機,穩步開展了某重大型號飛機發動機用高溫合金的開發試驗工作,使粉末盤在模鍛前達到晶粒度十級以上,使我國成爲繼美國和法國之後第三個能夠擠壓航空發動機高壓渦輪盤用大規格粉末高溫合金棒材的國家。而河北宏潤重工5萬噸垂直擠壓機爲遼寧號和001號航母提供了蒸汽輪機動力用高合金大口徑鋼管,以及國內100萬千瓦核電主泵殼體,核主管道、擠壓斜三通、大型擠壓閥門體等。

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