近日，鋼研高納精細(xì)事業(yè)部成功實(shí)現(xiàn)新一代高強(qiáng)抗富氧燒蝕GH4061合金的成果轉(zhuǎn)化與推廣應(yīng)用，突破合金熱強(qiáng)性和抗富氧燒蝕性能協(xié)同提升等關(guān)鍵技術(shù)，解決了大推力液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件特殊工況選材難題，為我國(guó)航天工程重大型號(hào)研制提供重要材料支撐。
聚焦需求 破解雙提升技術(shù)難題
液體發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件使役工況嚴(yán)苛，材料在高溫、高壓、富氧以及高速氣流沖刷下高速運(yùn)轉(zhuǎn)。我國(guó)在研的某型大推力液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件服役溫度、富氧壓力等設(shè)計(jì)參數(shù)大幅提升，對(duì)材料的熱強(qiáng)性和抗富氧燒蝕性能提出了更高要求，現(xiàn)有抗富氧燒蝕合金已無(wú)法滿足要求，成為制約重點(diǎn)型號(hào)研制的瓶頸。
面對(duì)這一技術(shù)瓶頸，鋼研高納承擔(dān)研制重任，與國(guó)內(nèi)相關(guān)設(shè)計(jì)單位、科研院所、冶金廠、發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合合作，組建了技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，系統(tǒng)開展新一代高強(qiáng)抗富氧燒蝕合金的研制工作，持續(xù)突破材料成分設(shè)計(jì)、典型部件制備、考核評(píng)估等關(guān)鍵技術(shù)難題，成功研制出1300MPa級(jí)、抗富氧燒蝕壓力門檻值達(dá)到55MPa級(jí)的GH4061合金。
系統(tǒng)攻關(guān) 推動(dòng)材料工程化應(yīng)用
為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)GH4061合金成分優(yōu)化及其工程化制備技術(shù)，團(tuán)隊(duì)于2022年成功申請(qǐng)國(guó)家重大科研項(xiàng)目，圍繞合金富氧燒蝕機(jī)制、關(guān)鍵元素特性、高Nb合金偏析控制以及合金流變行為等開展系統(tǒng)研究，持續(xù)優(yōu)化GH4061合金性能，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)格棒材、鍛件批量穩(wěn)定生產(chǎn)，并成功應(yīng)用于渦輪球殼、渦輪出口等多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵部件，在一系列整機(jī)全工況試車中表現(xiàn)穩(wěn)定。
團(tuán)隊(duì)已累計(jì)申請(qǐng)10項(xiàng)發(fā)明專利，授權(quán)7項(xiàng)，經(jīng)過多輪次的迭代優(yōu)化，相關(guān)生產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)固化并形成技術(shù)規(guī)范，具備批量穩(wěn)定生產(chǎn)和持續(xù)供貨能力。
示范應(yīng)用 拓展推廣前景
GH4061合金作為針對(duì)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)苛刻工況研制的專用材料，其在熱強(qiáng)性與抗富氧燒蝕性能綜合指標(biāo)上表現(xiàn)突出，受到航天應(yīng)用部門的高度評(píng)價(jià)，并正逐步推廣應(yīng)用至液氧甲烷、液氧煤油等多型重型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。截至目前，鋼研高納已累計(jì)向用戶單位提供多種規(guī)格棒材板材等近200噸。
GH4061合金的成功研制與推廣應(yīng)用，滿足了我國(guó)重大工程重點(diǎn)型號(hào)的研制需求，并為我國(guó)高強(qiáng)抗富氧燒蝕合金后續(xù)發(fā)展奠定了重要技術(shù)和理論基礎(chǔ)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)正面向更高溫度服役需求，開展750℃級(jí)高強(qiáng)抗富氧燒蝕高溫合金研究，為新一代重型液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒方式升級(jí)、結(jié)構(gòu)輕量化及可重復(fù)使用提供有力支撐。
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