“成本高的原因,除了成品率低,还有原料本身吗?”江浩追问。
“也有,现在用的镍基合金,需要加入铼、钨这些稀有金属,价格本来就贵,再加上加工损耗大,成本自然就上去了。”赵工说,“我们也希望能找到一种性价比更高的材料,既能满足性能要求,又能降低加工难度和成本。”
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林荞一边听,一边快速记录,笔记本上已经写满了密密麻麻的痛点:涂层与基体热膨胀系数不匹配、结合力差导致脱落;合金基体高温抗蠕变性能不足,易结构变形;材料塑性差,加工难度大,成品率低;稀有金属占比高,原料+加工成本居高不下。
一行人又来到发动机测试区,这里摆放着几台报废的燃烧室,涂层脱落、内壁变形的痕迹清晰可见。秦峰指着一台报废的燃烧室说:“这台就是刚测试完的,只工作了30小时,涂层大面积脱落,内壁蠕变变形,直接没法用了。”
李薇蹲下身,仔细观察涂层脱落的部位,用手轻轻摸了摸基体的表面:“秦总工,涂层脱落后,基体有没有出现氧化腐蚀的情况?”
“有,高温燃气冲刷后,基体表面很快就氧化了,形成一层氧化皮,越积越厚,进一步影响性能。”秦峰说,“所以抗氧化性也是一个关键点,涂层脱落之后,基体自身的抗氧化能力,也得跟上。”
林荞站起身,对着众人说:“大家把这些信息都记清楚,抗氧化性这一点,咱们后续研发也要重点考虑,不仅要让涂层耐氧化,基体本身的抗氧化性能也得提升。”
调研的过程中,林荞团队的成员们分工明确,李薇聚焦涂层相关的所有痛点,江浩关注合金基体的性能和加工问题,张教授则从整体设计角度,和秦峰探讨材料与发动机结构的匹配性,林荞则统筹全局,记录所有核心痛点,时不时补充提问。
走到休息区,众人坐下来交流,秦峰给大家倒上水,感慨道:“林研究员,说实话,我们找了不少材料研发团队,都没能彻底解决这些问题。要么是实验室里性能达标,一到实际工况就出问题;要么是性能提升了,成本高得没法量产。”
林荞喝了口水,语气坚定:“秦总工,您放心,我们团队的研发理念,就是从实际需求出发,所有的技术都要落地。今天的调研,让我们把痛点摸得很透,接下来我们的研发,就围绕这几个核心问题展开,逐个突破。”
“那你们接下来的研发方向,大概有哪些?”秦峰好奇地问,眼中满是期待。
张教授接过话,说:“首先是优化合金基体的成分,在提升抗蠕变、抗氧化性能的同时,兼顾塑性,解决加工难的问题;其次是研发新型复合涂层,改善和基体的热膨胀系数匹配性,提升结合力,解决脱落问题;最后,尽量减少稀有金属的使用,寻找替代材料,降低成本。”
李薇补充道:“而且涂层我们打算做分层设计,底层侧重提升结合力,中层侧重隔热,表层侧重耐高温、抗冲刷,层层匹配,解决之前单一涂层的弊端。”
秦峰听着,频频点头:“这个思路很对!尤其是分层涂层,我们之前也想过,但没找到合适的配方和工艺。还有合金成分的优化,要是能减少铼的使用,成本能降一大半,铼现在太稀缺了。”
林荞点点头:“稀有金属替代,也是我们的重点方向。我们团队在农业材料研发中,用过不少性价比高的金属元素,或许能用到航天合金里,后续我们会做大量的配比实验。”
陈工坐在一旁,突然开口:“林研究员,还有一个细节,燃烧室的曲面结构,对涂层的制备工艺要求很高,现在的等离子喷涂,在曲面转角处的涂层厚度很难均匀,这也是导致局部脱落的原因之一,你们研发涂层的时候,能不能兼顾制备工艺的适配性?”
“这个问题我们肯定会考虑。”林荞立刻记在本子上,“后续我们会和喷涂厂家对接,优化制备工艺,确保涂层在复杂结构上能均匀覆盖,厚度误差控制在0.05毫米以内。”
调研接近尾声,林荞团队一行人再次来到发动机研制车间,对着燃烧室模型和报废的样品,最后确认了几个关键痛点。林荞握着秦峰的手,说:“秦总工,今天的调研收获太大了,感谢您和基地的设计师们,毫无保留地把实际问题告诉我们。”