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回忆李薰先生与钼蒙皮材料的研制
2013-11-08  |  供稿: 王连东            【 】【打印】【关闭

  1958206组就成立了,当时研究钼的主要目标是做涡轮盘,这个组新建时人员来自全所各个研究室,有冶化室的、也有物理室的。

  Mo要先查资料,由于Mo合金的熔点比较高,当时美国人正研究用它做涡轮叶片,我们59年在北京饭店开过一个全国交流会,会议是保密的,主要讨论钼如何锻造。用真空自耗炉冶炼的钼锭是柱状晶,方向垂直于模壁,锻造时这些大尺寸的柱晶易发生开裂破碎,所以表现的材料很脆。这些问题的都是使用部门提出来的。

  开始是一种预研性质,包括钼的相图都立了课题。206组搞Mo合金,主要就是解决钼合金塑性差,加工时易开裂的问题;208组搞涂层就是解决钼合金易氧化问题。

  我们开始用粉末冶金做,先烧结Mo合金块;用石英管封装保护(包套)后,加热进行锻造。粉末冶金法只能做小样品12mm×12mm左右,我们的压力机吨位也不大,最大只能压成30×30mm的方坯,如果要体积大就非常困难。压坯用电阻炉进行高温烧结,这种方法要获得致密的坯料非常不容易,当时李所长天天去我们那里看结果。

  粉末冶金法做不了大件。粉末混合后压制,同样的压力机,大件的单位面积上压力就小,因此密度不够。烧结后的产品一轧就裂,不行。为了解决大体积坯料的制备问题,后来用了真空自耗炉。将钼粉压成的坯料,进行预烧结;然后在真空自耗炉中进行冶炼。

  当时,真空自耗炉是自己搞的,进口的买不来,李薰让自己设计制造,他拿来一张原理图,最先搞的是一台1.5Kg的真空自耗炉。这是国内最早的一台真空自耗炉,钢铁研究总院搞一台类似的炉子,但它是非自耗的。

  真空自耗炉的坩埚实际上就是一个钢锭模,水冷的。原理与电焊一样,铜坩埚用高压水冷却,它的危险性在于起弧时,电弧可能将铜坩埚烧穿,这样高压水喷出来,炉子就会爆炸。当时,还没有把握是不是会烧穿铜坩埚。因此,我也冒了一次险,不过没有出事。以后从德国买来一台真空自耗炉,情况就好多了。

  真空自耗冶炼的关键之一是要做自耗电极。当时压力机只有500吨,所以坯料截面只能到50×50毫米,长度可以接,所以问题不大。由于压力机太小,烧结温度不够,所以电极质量一直不行。韩耀文从苏联留学回来后,用苏联做钼丝的方法进行烧结。那是一种垂熔炉,用通电发热的方法进行烧结,烧结后将几根钼棒捆在一起,做成25Kg自耗炉的电极。

  在烧结钼电极时,有一次陈丰年出了事。一般烧结Mo棒时,超700℃,Mo就氧化挥发,必须用H2气保护。当时Mo棒外面用一个套管罩住,两端用泥封上。再通入H2。由于H2和空气混合达到一定比例会爆炸(李薰称之为放卫星),因此,每次点火前都要取气体样进行测试,点火没有问题才可以。陈丰年由于炸过一次,很害怕,他是1956年来的。后来让我当组长,许多点子都是李薰出的。

  韩耀文回来后,改用垂熔法就没有这个问题了。自耗炉冶炼获得成功后,钼锭经石英管包套后,热锻成板坯,最后轧成钼板,板宽为200mm左右

  熔炼后要做叶片,很不容易成型,先要挤压成棒,制成叶片有许多工序,钼叶片只是一个毛坯,表面要精加工抛光。后来终于把Mo做成了叶片,将这种钼合金涡轮叶片送到410进行装机试验,发现它(氧化)掉渣,而且轧制板材在高温下使用, Mo合金组织的晶粒会很快长大,因此发生脆化。由于材质脆,同时表面光洁度不合格等多种原因,最后做不下去了。用Mo合金做高温叶片的这个方向就被否定了,以后涡轮叶片就只留下205Ni基高温合金这一条路。

  70年国家要搞侦察卫星(可以返回地面的),它的蒙皮材料最先选用的方案就是钼合金,因为金属研究所在前几年已经做成钼板了,当时正在做 Mo顶头(用于无缝钢管及铜管生产中的穿孔),因此,这项任务就自然交给金属研究所了。

  当时李薰是总指挥,我在科技处做调度,这个Mo蒙皮不是一个室在干,而是李薰调集了全所的力量进行攻关,主要负责人有庄育智(负责Mo合金的冶炼和轧制),李铁藩(负责Mo蒙皮的抗氧化涂层),生产Mo蒙皮的工厂(苏家屯有色合金加工厂,即714厂),和中国科学院沈阳科学仪器厂等。钼蒙皮与钼板是不一样的,苏家屯814厂只做钼板,而钼蒙皮是最后产品,包括剪裁、成型、表面涂层等,这都是金属所做的。

  开始,Mo蒙皮的任务一直搞不出来,被人告到冶金部(当时金属所已划归冶金部),部里派来一位负责军工的处长坐镇金属研究所,将完成任务的时间规定死,采用倒计时,限期为返回式卫星提供合格的板材。这中间,我们搞过小板材,问题不大,但是用真空自耗炉做大锭时,由于晶粒粗大,最后在714厂轧出的钼板有大花脸现象。当时加工室的主任叫张顺天,实际负责人是徐作华,李薰亲自带人到714厂,调查研究,最后把问题解决了,中国第一颗返回式卫星就是用的金属研究所研制的钼蒙皮,此外,还有卫星上用的Nb天线,是回收卫星时接收信号用的。

  第一颗返回式卫星寿命很短,也只有这一次是使用的钼蒙皮,后来改用烧蚀材料了。回收后Mo蒙皮的外涂层已经烧坏,卫星也摔坏了,但里面拍摄胶卷保存完好,这就算发射成功了。当时毛主席很高兴。这个东西为什么很重要?因为已经对外宣布出去了,你这个出不来怎么行,在国际上你越强大,你的对手就会越尊重你。

 
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