隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，航空航天領(lǐng)域的發(fā)展步伐也在不斷加大。航空材料對(duì)于航空航天行業(yè)來說，是保障航空飛行安全與人們生命財(cái)產(chǎn)不受損害的先決條件。腐蝕是自然界中常見的一種自然現(xiàn)象，對(duì)航空材料的安全使用構(gòu)成一定的影響，有調(diào)查資料顯示，每年因航空材料腐蝕的問題，而造成的大量修理、維護(hù)費(fèi)用，甚至航空器重大墜毀事故的數(shù)量都不在少數(shù)。所以對(duì)航空材料腐蝕問題及防治措施的研究，是航空航天行業(yè)非常重要的研究課題，尤其對(duì)航空業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。

    為了全面科普航空發(fā)動(dòng)機(jī)及飛機(jī)腐蝕控制與防護(hù)研究，了解我國(guó)航空材料未來發(fā)展方向，更好地把握行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。記者特邀請(qǐng)到中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)北京航空材料研究院表面工程研究所所長(zhǎng)、航空材料先進(jìn)腐蝕與防護(hù)航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任湯智慧研究員做相關(guān)方面的精彩解讀。

湯智慧研究員

    腐蝕控制是保證航空裝備安全的關(guān)鍵

    腐蝕問題是影響我國(guó)航空材料與裝備安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)壽命服役的關(guān)鍵問題之一。湯所長(zhǎng)表示他自 1997 年中國(guó)科技大學(xué)畢業(yè)后來到中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)北京航空材料研究院（以下簡(jiǎn)稱北京航空材料研究院）工作，近二十年來，一直在腐蝕與防護(hù)研究室（五室，現(xiàn)為表面工程研究所）從事航空材料先進(jìn)表面防護(hù)技術(shù)的研究工作。航材院是國(guó)內(nèi)唯一面向航空、從事航空先進(jìn)材料應(yīng)用基礎(chǔ)研究、材料研制與應(yīng)用技術(shù)研究和工程化研究的綜合性科研機(jī)構(gòu)，是我國(guó)國(guó)防科技工業(yè)領(lǐng)域高水平材料研究發(fā)展中心，是國(guó)家科技創(chuàng)新體系和國(guó)防科技創(chuàng)新體系的重要組成部分。他所在的表面工程研究所，是國(guó)內(nèi)最早從事航空材料腐蝕與防護(hù)技術(shù)研究的專業(yè)化研究機(jī)構(gòu)，掛靠有航空材料先進(jìn)腐蝕與防護(hù)航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，是國(guó)防工業(yè)系統(tǒng)中表面工程研究領(lǐng)域最完整，技術(shù)水平和實(shí)力最雄厚的涂層制備、表面強(qiáng)化、腐蝕防護(hù)與評(píng)價(jià)技術(shù)研究單位之一。

    湯所長(zhǎng)說，他所從事的研究工作具體說主要是針對(duì)航空材料的腐蝕問題，從高溫防護(hù)、表面處理、熱噴涂、表面強(qiáng)化、維護(hù) / 維修、環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)及監(jiān)檢測(cè)等多個(gè)方面為航空材料提供最佳的防護(hù)方案與技術(shù)，提高我國(guó)航空裝備的質(zhì)量。大家知道，各種介質(zhì)和大氣環(huán)境對(duì)材料的作用表現(xiàn)為腐蝕和老化。

北京大氣環(huán)境試驗(yàn)站

    航空航天材料接觸的介質(zhì)是飛機(jī)用燃料（如汽油、煤油）、火箭用推進(jìn)劑（如濃硝酸、四氧化二氮、肼類）和各種潤(rùn)滑劑、液壓油等，其中多數(shù)對(duì)金屬和非金屬材料都有強(qiáng)烈的腐蝕作用或溶脹作用 ； 在大氣中受太陽(yáng)的輻照、 風(fēng)雨的侵蝕、地下潮濕環(huán)境中長(zhǎng)期貯存時(shí)產(chǎn)生的霉菌會(huì)加速高分子材料的老化過程。因此，耐腐蝕性能、抗老化性能、抗霉菌性能是航空航天材料應(yīng)該具備的良好特性。

    另外為了減輕飛行器的結(jié)構(gòu)重量，選取盡可能小的安全余量而達(dá)到絕對(duì)可靠的安全壽命，被認(rèn)為是飛行器設(shè)計(jì)的奮斗目標(biāo)。對(duì)于導(dǎo)彈或運(yùn)載火箭等短時(shí)間一次使用的飛行器，人們力求把材料性能發(fā)揮到極限程度。為了充分利用材料強(qiáng)度并保證安全，對(duì)于金屬材料已經(jīng)使用“損傷容限設(shè)計(jì)原則”。這就要求材料不但具有高的比強(qiáng)度，而且還要有高的斷裂韌性。在模擬使用的條件下測(cè)定出材料的裂紋起始?jí)勖土鸭y的擴(kuò)展速率等數(shù)據(jù)，并計(jì)算出允許的裂紋長(zhǎng)度和相應(yīng)的壽命，以此作為設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用的重要依據(jù)。對(duì)于有機(jī)非金屬材料則要求進(jìn)行自然老化和人工加速老化試驗(yàn)，確定其壽命的保險(xiǎn)期。復(fù)合材料的破損模式、壽命和安全也是一項(xiàng)重要的研究課題。

    他認(rèn)為腐蝕防護(hù)控制技術(shù)是航空裝備安全、長(zhǎng)壽命、高耐久性和低維修成本的重要保證，是裝備全壽命期設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)的重要工作，是裝備結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)中與靜、動(dòng)、疲勞和損傷容限同等重要的內(nèi)容。腐蝕防護(hù)控制技術(shù)的發(fā)展是長(zhǎng)期而又迫切的任務(wù)，要從多專業(yè)／跨學(xué)科人手，近／長(zhǎng)期結(jié)合，共同努力推動(dòng)我國(guó)航空裝備的現(xiàn)代化事業(yè)。

電子束物理氣相沉積設(shè)備

高速火焰噴涂起落架

    創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)精神是科研成功的基石

    湯所長(zhǎng)表示一項(xiàng)先進(jìn)腐蝕防護(hù)新技術(shù)要在航空領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)成功應(yīng)用，一定離不開一個(gè)優(yōu)秀的研究團(tuán)隊(duì)，不但需要團(tuán)隊(duì)成員有數(shù)年如一日、甘坐冷板凳、默默奉獻(xiàn)的科研攻關(guān)精神，而且還需有取長(zhǎng)補(bǔ)短、集智攻關(guān)的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

    航空裝備面臨的服役環(huán)境嚴(yán)酷、工況復(fù)雜，對(duì)其材料的可靠性、安全性和長(zhǎng)壽命要求很高，同樣對(duì)材料的防護(hù)技術(shù)要求也非常高，先進(jìn)新技術(shù)在航空上的首次應(yīng)用都非常慎重和嚴(yán)謹(jǐn)，一項(xiàng)新的先進(jìn)防護(hù)技術(shù)從預(yù)先研究、應(yīng)用研究到飛機(jī)裝機(jī)、成熟使用，所需開展的研究工作非常多、周期非常長(zhǎng)、協(xié)調(diào)的工作量非常大。

    例如，高速火焰噴涂（HVOF）碳化鎢涂層技術(shù)是目前航空領(lǐng)域采用的一項(xiàng)替代傳統(tǒng)電鍍硬鉻的先進(jìn)技術(shù)，具有環(huán)保（無(wú) Cr 6+ 污染）、耐腐蝕性好、耐磨性好、不降低基材疲勞性能等優(yōu)點(diǎn)，已應(yīng)用于飛機(jī)起落架活塞桿、襟翼滑軌等關(guān)鍵零部件的防護(hù)。其從預(yù)先研究到成功應(yīng)用，歷時(shí)十余年。北京航空材料研究院噴涂技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)首先經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)五年的預(yù)先研究工作，結(jié)合航空超高強(qiáng)度鋼、鈦合金材料特點(diǎn)和起落架、襟翼滑軌使用工況要求，開展了 HVOF 技術(shù)的大量基礎(chǔ)性研究工作，在實(shí)驗(yàn)室獲得了耐蝕性優(yōu)異、殘余應(yīng)力可控、長(zhǎng)壽命高速火焰噴涂（HVOF）碳化鎢涂層制備技術(shù)。在此基礎(chǔ)上獲得國(guó)家專項(xiàng)支持，我們組建了包括跨單位的大型研究團(tuán)隊(duì)。

    在研究過程中，整個(gè)科研團(tuán)隊(duì)克服重重困難，尤其是項(xiàng)目初期階段，甚至經(jīng)歷了粉末選用方案被推翻重來的重大挫折，但整個(gè)團(tuán)隊(duì)毫不氣餒，大家共同努力、充分溝通協(xié)調(diào)，相互支持，完全不計(jì)較各單位間及個(gè)人得失，心往一處想、勁往一處使，我們很多同志在工廠現(xiàn)場(chǎng)一呆就是幾個(gè)月，每天在現(xiàn)場(chǎng)與工廠同志一起進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)、研究和驗(yàn)證最佳參數(shù)，解決實(shí)際零件噴涂中出現(xiàn)的各類問題……經(jīng)過近 5 年的集智攻關(guān)和團(tuán)隊(duì)密切協(xié)作，最終保證了項(xiàng)目的按時(shí)完成、噴涂后飛機(jī)零件的裝機(jī)和圓滿首飛，這不得不說是整個(gè)研制團(tuán)隊(duì)共同努力的成果。離開整個(gè)團(tuán)隊(duì)的高效合作，這個(gè)項(xiàng)目要想圓滿完成是不可想象的。

    作為北京航空材料研究院表面工程研究所所長(zhǎng)、作為領(lǐng)導(dǎo)，如何打造一支精良的科研團(tuán)隊(duì)？湯所長(zhǎng)表示，一支精良的科研團(tuán)隊(duì)是孕育科研創(chuàng)新、完成科研任務(wù)、創(chuàng)造科研成果的重要保障。要打造一只業(yè)務(wù)熟練、精神飽滿、團(tuán)結(jié)友愛、戰(zhàn)斗力強(qiáng)的科研團(tuán)隊(duì)，需要從以下幾點(diǎn)著手：

    （1）優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)文化

    一個(gè)優(yōu)秀的科研團(tuán)隊(duì)必須有優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)文化，這種文化應(yīng)該是團(tuán)結(jié)、奮進(jìn)、包容、和諧，一代代傳承的。表面工程研究所是北京航空材料研究院眾多優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)中最耀眼的團(tuán)隊(duì)之一，老一輩科研人員留下了光榮傳統(tǒng)，形成了“永爭(zhēng)第一”、“五室是我家”的優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)文化。

    正是這種優(yōu)秀文化，使大家在遇到一些困難和不利時(shí)，繼續(xù)保持著強(qiáng)大凝聚力和向心力，大家齊心協(xié)力，通過不到十年的努力，終于走出低谷，再創(chuàng)輝煌。

    （2）前瞻性的研究方向

    正確的研究方向是科研團(tuán)隊(duì)良性發(fā)展的保障，選擇好具有前瞻性和重要應(yīng)用前景的研究方向?qū)τ诳蒲袌F(tuán)隊(duì)意義重大，是影響其成功與否的關(guān)鍵因素之一。

    表面工程研究所將根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)腐蝕與防護(hù)需求，聚焦主業(yè)，著力于解決發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)腐蝕與防護(hù)重大問題，開展防護(hù)體系建設(shè)，提升行業(yè)技術(shù)水平。

    （3）優(yōu)秀的人才隊(duì)伍

    一個(gè)有戰(zhàn)斗力的科研團(tuán)隊(duì)除了要有具有戰(zhàn)略眼光的優(yōu)秀領(lǐng)軍人物外，還需要有一個(gè)有梯度的優(yōu)秀人才隊(duì)伍。團(tuán)隊(duì)成員的集體智慧才是科研發(fā)展和創(chuàng)新的最強(qiáng)大動(dòng)力，合理的人才層次是保證團(tuán)隊(duì)發(fā)揮最強(qiáng)戰(zhàn)斗力和長(zhǎng)盛不衰的關(guān)鍵。

    兩大舉措破解當(dāng)前航空腐蝕難題

    航空材料及裝備具有自身的特點(diǎn)，涉及材料種類繁多、裝備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，服役環(huán)境惡劣，任務(wù)工況復(fù)雜。湯所長(zhǎng)表示，做好航空領(lǐng)域的腐蝕控制需從兩個(gè)方面重點(diǎn)考慮：一方面以全壽命周期、整機(jī)防護(hù)體系的角度來系統(tǒng)考慮發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)的腐蝕控制，以發(fā)動(dòng)機(jī)為例，即從設(shè)計(jì)、制造、使用、維護(hù)的全過程及從風(fēng)扇、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、噴管及附件等全系統(tǒng)兩個(gè)維度，統(tǒng)籌規(guī)劃發(fā)動(dòng)機(jī)腐蝕控制工作，按照各階段、各部件特點(diǎn)，合理設(shè)置管理文件和防護(hù)措施，系統(tǒng)考慮、關(guān)注細(xì)節(jié)、消除防護(hù)薄弱環(huán)節(jié)和死角。另一方面針對(duì)核心問題、關(guān)鍵問題，集中力量、深入開展攻關(guān)研究，例如聚焦發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)壽命熱障涂層和封嚴(yán)涂層、海洋環(huán)境飛機(jī)先進(jìn)腐蝕防護(hù)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的研究，滿足航空領(lǐng)域應(yīng)用的迫切需求。

    把握未來航空腐蝕控制技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)

    國(guó)外航空強(qiáng)國(guó)在腐蝕與防護(hù)技術(shù)方面起步很早，將腐蝕與防護(hù)的研究也提升到了很高的地位，建立起涵蓋飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)整體的腐蝕控制體系，并且將飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)的整體腐蝕控制和防護(hù)作為系統(tǒng)化的研究領(lǐng)域，進(jìn)行全面的規(guī)劃設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)、制造、使用、維護(hù)全壽命周期，建立起飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)腐蝕控制和防護(hù)體系。我國(guó)的航空材料腐蝕與防護(hù)技術(shù)以往較關(guān)注單個(gè)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，并且多屬于“針對(duì)問題、解決問題”的發(fā)展方式，但近年來逐步改變思路，開始注重從全壽命周期和整體的角度上考慮，總體而言，還處于發(fā)展階段。我國(guó)航空材料腐蝕與防護(hù)技術(shù)在部分防護(hù)體系的長(zhǎng)壽命、工藝環(huán)保性及評(píng)價(jià)技術(shù)等方面還需要急需努力。

    湯所長(zhǎng)認(rèn)為，未來我國(guó)航空材料的腐蝕與防護(hù)應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持全壽命周期、體系化的發(fā)展思路，系統(tǒng)規(guī)劃飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)的腐蝕與防護(hù)技術(shù)體系。未來發(fā)展的技術(shù)重點(diǎn)應(yīng)包括長(zhǎng)壽命涂層（如熱障涂層、封嚴(yán)涂層等）、超高溫防護(hù)涂層、環(huán)保表面處理工藝、海洋環(huán)境先進(jìn)防護(hù)技術(shù)、腐蝕損傷原位監(jiān)檢測(cè)及自修復(fù) /外場(chǎng)快速修復(fù)技術(shù)、環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)等方面。

    后記：

    愿全國(guó)航空腐蝕界同仁們，共同努力不怕腐蝕，把腐蝕推向不腐蝕。相信在大家的共同努力下，我國(guó)航空裝備的壽命研究將取得新的突破和更大的成果！

    人物簡(jiǎn)介

    湯智慧，男，1974年11月生，研究員，中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)北京航空材料研究院表面工程研究所所長(zhǎng)，并兼任航空材料先進(jìn)腐蝕與防護(hù)航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)航空航天專業(yè)委員會(huì)秘書長(zhǎng)、航材中心表面工程分委會(huì)秘書長(zhǎng)。主要從事發(fā)動(dòng)機(jī)及飛機(jī)腐蝕控制與防護(hù)研究工作，研究領(lǐng)域包括先進(jìn)噴涂技術(shù)、高強(qiáng)度鋼低氫脆防護(hù)技術(shù)、環(huán)保表面處理技術(shù)、氫脆控制等。在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議及刊物上第1作者發(fā)表論文二十余篇，獲部級(jí)以上科技成果獎(jiǎng)18項(xiàng)，專利7項(xiàng)，參編專著2本、主編并頒布航空工藝標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)，榮立個(gè)人二等功三次、三等功一次。