讓祖國戰(zhàn)鷹“內(nèi)心”更強大
——憶師昌緒攻關(guān)鑄造空心渦輪葉片

文／高文靜

11月10日，是我國高溫合金研究的奠基人、材料腐蝕領(lǐng)域的開拓者，被譽為“中國材料學(xué)之父”的兩院院士師昌緒先生逝世8周年紀(jì)念日。先生雖已逝去，但翻開他留下的《鑄造空心渦輪葉片攻關(guān)回憶錄》手稿，看著那清雋有力的字跡，我們仿佛又看到了他的音容笑貌，又回到了那個十分艱苦又極為光榮的歲月……

1955年6月，沐浴在初夏日漸明艷陽光中的古都北京，像極了正處于“一五計劃”中期的新中國，一切都生氣蓬勃、欣欣向榮。

此時，師昌緒正坐在北上沈陽的列車中。在中國科學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)面前，他表示不去上海，而要去條件更艱苦的沈陽，到中國科學(xué)院金屬所（以下簡稱金屬所），從事金屬材料的研究與開發(fā)。并且在那里一干就是30年。

為了新中國的需要，師昌緒從擅長的物理冶金理論研究轉(zhuǎn)向煉鐵、煉鋼、軋鋼的工藝開發(fā)，包括航空發(fā)動機核心材料高溫合金的研究。他走遍了全國特殊鋼廠和航空發(fā)動機廠，解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，被人們稱為“材料醫(yī)生”。

1964年10月的一個深夜，師昌緒家走進(jìn)來一位重量級的“求診者”，帶來了一個世界級的“疑難病”。

當(dāng)時，我國自行設(shè)計的殲8戰(zhàn)斗機方案已進(jìn)入最終決策階段，動力問題成為制約新型飛機自主設(shè)計的關(guān)鍵。新型飛機要求增加推動力20%，這意味著要提高發(fā)動機渦輪的工作溫度。因此，解決渦輪葉片耐高溫的問題迫在眉睫。討論了幾個月，大家終于想出了一個“不是辦法的辦法”：把發(fā)動機的實心渦輪葉片改進(jìn)為空心葉片并進(jìn)行強制冷卻。

理論上，這當(dāng)然是個好辦法。美國剛剛在1961年研制成功鑄造空心渦輪葉片技術(shù)并投入使用。這條路子走得通，而且很先進(jìn)。但回到現(xiàn)實，美國將技術(shù)對全世界嚴(yán)格保密，要研發(fā)空心渦輪葉片相當(dāng)于一步跨越十幾年，一些專家認(rèn)為，這好似一步登天，不可能成功。

時任航空材料研究所副總工程師的榮科毅然立下軍令狀：“如果不能在1年內(nèi)研制并提供空心渦輪葉片和新的高溫合金，我甘愿把自己的腦袋掛在研究所大門口示眾。”

當(dāng)晚，榮科就去拜訪師昌緒，請他掛帥研制空心渦輪葉片。

“我沒見過，也不知道怎么做。”師昌緒最開始也有點兒懵。但是“為祖國作貢獻(xiàn)是第一要義！”很快，他以高超的學(xué)識和膽識，手持唯一的資料——榮科憑在國外觀展時的印象畫給他的一張產(chǎn)品草圖，接下了任務(wù)。“中國人不比美國人笨，只要肯做，就一定能做出來。”

為啃下這塊“硬骨頭”，師昌緒掛帥，挑選出科研人員“一百單八將”組成項目組，采取榮科“設(shè)計—材料—制造”一體化的建議，金屬所、發(fā)動機設(shè)計和制造廠等部門協(xié)同攻關(guān)。

第一個難關(guān)是選擇制作空心葉片型芯的材料，這是當(dāng)時國際上高度保密的技術(shù)。科研人員嘗試了鉬絲、磷酸鹽等，卻一一失敗。正在眾人一籌莫展之際，師昌緒偶然從一本外國雜志上看到一個出售細(xì)石英管的廣告，他敏銳地意識到，石英管在耐火性、強度、化學(xué)穩(wěn)定性、尺寸精度和表面光潔度五個方面性能優(yōu)異，他帶領(lǐng)團(tuán)隊集中攻關(guān)，不到一個月就攻克了型芯的技術(shù)難關(guān)。

第二個難關(guān)是制模，這是鑄造空心葉片工藝的第一道工序，經(jīng)過不斷地試驗與摸索，研究團(tuán)隊設(shè)計出一套組合制模方法并制造出高精度的模具，既簡化了工序，又穩(wěn)定了工藝。

合金選用是第三個難關(guān)。當(dāng)時國際流行的IN100合金是首選，但這種合金的生產(chǎn)過程十分復(fù)雜，國內(nèi)極難仿制。師昌緒決定采用金屬所1962年研發(fā)出的具有國際水平的鑄造鎳基高溫合金——M17合金。通過開發(fā)新的冶煉工藝，研究團(tuán)隊又進(jìn)一步提高了M17合金的組織和性能穩(wěn)定性。

由“鍛造加工”改為“真空精密鑄造”，由“實心”改為“空心”，僅用1年時間，我國第一片九孔鑄造鎳基高溫合金空心渦輪葉片就誕生在金屬所的實驗室中。中國成為世界上第二個采用鑄造空心葉片的國家，而英國后來完成這一研究成果足足用了15年。人們稱贊師昌緒“用百米沖刺的速度完成了一次馬拉松長跑”。

1966年12月，由我國自主研制的第一片鑄造九孔空心渦輪葉片裝機試車成功，我國殲8戰(zhàn)斗機換上了新技術(shù)“心臟”。1967年，裝配空心渦輪葉片的新型戰(zhàn)鷹高空飛行時速超過蘇聯(lián)樣機10%以上，我國航空發(fā)動機性能上了一個新臺階。此后，這種葉片又裝備在我國20世紀(jì)60至90年代生產(chǎn)的大部分先進(jìn)發(fā)動機上。多年來從未因為該葉片的問題出過任何事故。

“有膽識，敢擔(dān)當(dāng)，空心渦輪葉片，是你送給祖國的翅膀”。在“感動中國2014年度人物”頒獎典禮上，一尊獻(xiàn)給師昌緒的獎杯被放置在空心渦輪葉片和白玫瑰花旁。祖國和人民永遠(yuǎn)不會忘記為新中國發(fā)展作出貢獻(xiàn)的每一位奮斗者。