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2016年11月3日20点43分，我国目前运载能力最大的火箭——长征五号首次发射圆满成功！这是我国航天史上又一质的飞跃，大幅提升了我国自主进入空间的能力。中国未来的载人空间站、探月工程三期以及火星探测，都将使用长征五号运载火箭。它是我国目前运载能力最大的新一代运载火箭，也是我国迄今为止研制的最大推力运载火箭，因此之前都被简称为“大火箭”。也因为它壮实的体格，而有一个绰号——“胖五”。
长征五号是我国运载火箭升级换代的里程碑，采用全面升级的动力系统，实现了大推力、高可靠、无毒无污染。长征五号的强大推力来自强大的“心脏”，助推级为8台120吨级液氧煤油发动机，4台全新研制的氢氧发动机在一级和二级火箭上各装配了两台。在其800多吨的身体里，90%是-252℃的液氢和-183℃的液氧，这已经接近低温的极限，“冰箭”一名正源于此。 
如此大量的使用低温推进剂，在我国运载火箭的研制历史上还是头一次，这对材料的耐低温性能提出了严苛的要求。针对这些特殊需求，中国钢研的研发团队对液氧煤油和氢氧发动机热端部件材料及制造进行了深入的研究。 
1专用涡轮盘材料中国钢研某所与设计单位密切合作，针对液氧煤油发动机独有的苛刻服役条件，独家发明了液氧煤油发动机专用涡轮盘材料，该合金在保证热强性的前提下，突破性地解决了超大跨度温度范围内工作的问题，解决了在高度富氧环境下合金抗燃烧问题，从而成就了液氧煤油发动机强劲的动力源泉。在此基础上形成的富氧环境合金选材理论，为其他零部件的选材和材料改进提供了理论依据。 2复杂热端部件的制造技术突破除涡轮盘外，发动机热端部件包括整体导向器、各类壳体、各类管道、喷嘴、等零部件几十种，涉及板、棒、饼、丝、无缝管等各类型材，铸、锻、轧、焊等多种热成型工艺。所有材料和零部件通过了多次试车考核，表现出了优秀的服役能力，满足了我国液氧/煤油及氢氧发动机关键材料及部件的需求。 针对我国液氧煤油发动机复杂精密铸件研制需求，研发团队开展了计算机辅助精密铸造技术探索，将三维建模、3D打印、凝固过程数值模拟等先进技术与传统精密铸造工艺结合。成功地研制出马氏体不锈钢氧泵壳体、煤油泵壳体、氧泵离心轮、煤油泵离心轮、下壳体等部件，通过了长时试车考核，保证了液氧煤油发动机的研制进度。高温合金整体铸造涡轮静子的研制突破了合金设计、精密铸造、热等静压、热处理等关键技术，成功地通过了液氧发动机试车和试飞考核，成为该部件的唯一供货单位。 针对氢氧发动机氧泵壳体等铸件加工合格率低等问题，研发团队通过系统开展铸造工艺、热等静压、热处理、缺陷修复等研究，研制的高温合金氧泵壳体、涡轮外壳体质量显著提升，交付产品加工合格率100%，获得了用户单位的高度评价，成为批产订货的唯一供货单位。 
3高强不锈钢及超低温用钢针对超低温的需求，中国钢研某所的研发团队在为液氧煤油发动机研制高强不锈钢时，专门开发了两种超低温用钢，在液氧温度下仍具有良好的韧性。 超高强度与高强不锈钢研究部的研发团队高效攻克道道难关，研制的系列材料力学性能均达到或超过国际先进材料水平，成功解决了我国液氧煤油高压补燃发动机关键用材从无到有的问题。“十一五”期间大运载专题再次针对五种高强不锈钢的工程化问题进行立项，解决了材料生产和使用过程中暴露的种种问题，制订了系列国家军用标准，全面保障高强不锈钢材料的工程化应用。此外，研发团队还针对地处低纬度地区的海南文昌航天发射场“高温、高湿、高盐雾”的特殊气候环境，对该种不锈钢的腐蚀行为和防护措施进行了系统、全面的研究，获得了设计单位的高度认可，为液氧煤油发动机适应海南文昌基地的发射任务作出了重要贡献。 4应用氢氧发动机自锁阀的永磁环中国钢研某所研制的高精度辐射取向永磁环，在温度稳定性、均匀性显著提高的基础上，成功将永磁环表面磁场强度提高20%以上，成功应用于长征五号火箭氢氧发动机自锁阀。 5应用于能源伺服、制导系统等磁性合金、磁屏蔽组件中国钢研某所研制的弹性、膨胀、磁性合金、磁屏蔽组件等十余项产品，成功应用于长征5号火箭的的能源伺服、制导系统、姿态控制、测量系统等分系统中。是历年运载火箭应用产品型号最多的一次。
长征五号运载火箭的完美首飞，是我国由航天大国迈向航天强国的重要标志，将带动整个研制平台和产业链的更新。中国钢研也将站在历史的新起点上，立足我国航天事业对材料的新需求，为重载发动机的材料研发做出新的贡献。
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发表于 2016-11-15 10:44:28
