长征五号B运载火箭的氢泵涡轮诞生记(2)

杨锐带领团队加班加点工作，在短时间内完成了母合金、电极、制粉、包套、热等静压、样品加工、性能测试全过程，并通过反复试验优化参数，研究部副主任刘羽寅、研究员雷家峰等紧急分头安排落实，对工作按计划进度完成也起到了重要保障作用。

低温力学性能测试环境苛刻，要求很高，当时全国只有中科学院理化技术研究所低温中心具有相关条件和资质，该中心负责人李来凤曾在金属所获得硕士学位，他一接到请求即全力协调加班测试，对团队及时获得性能数据提供了极大的帮助。

测试结果表明，制备的粉末合金性能稳定地高于技术指标要求，良好的开局给予团队极大鼓舞。杨锐说：“当时有4个团队参加项目竞争，但答辩的时候两个团队临时撤出，最终我们以较扎实的工作基础和详尽具体的研究方案胜出。”

艺高人胆大

虽然拿到了项目，但杨锐团队第一次开展粉末冶金部件研究。“文献上只见大致轮廓和最终结果，对关键技术和工艺过程只字不提，研制难度可想而知。”

“该项目名义上研究周期是五年，但用户需要尽快开展一系列试验，而手上无试验件可用，正‘等米下锅’，因此沟通时对进度要求很紧。”杨锐表示，氢泵涡轮属于闭合空腔结构，内部无法进行机加工，对成形后的尺寸精度要求很高，而粉末致密化时体积收缩高达30%，控制复杂形状轮廓尺寸的难度极大。“这是项目遇到的最大技术障碍，如果完全依靠一轮一轮反复实验优化尺寸，成本极高，且时间上不允许。”

当时，杨锐正作为首席科学家承担材料计算设计的一个“973”项目，团队在材料计算模拟方面有较好积累。在着手部件成形试验之前，徐磊开展了大量的模拟计算，这对包套优化设计和快速逼近理论尺寸起到了致关重要的作用，有效减少了必需的实验验证轮次，使大幅度压缩研制周期成为可能。

涡轮的空腔是靠放置内部型芯实现的，若采用硬质型芯，虽然有利于高温成形时控制尺寸，但冷却时易将部件内部结构撑裂。若采用软质型芯，虽然可避免裂纹，但尺寸控制难上加难。

由于杨锐团队掌握了计算模拟成形过程的关键技术，他们对尺寸控制的能力显著增强，所谓“艺高人胆大”，杨锐团队采用了软质型芯方案，成功解决了尺寸精度与成形开裂的矛盾。

此外，涡轮去除型芯需要采用选择性腐蚀技术，金属所腐蚀科学与技术有深厚的积淀，团队很快就解决了这个难题，并在研究员董俊华等人的帮助下优化了方案，缩短了部件制造周期。

在攻克上述多项技术难题基础上，金属所团队在一年半时间内制造出了合格的氢泵涡轮样件，为氢氧发动机研制提供了有力支撑。

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