開拓創新——高溫合金的突破之路

楊召文

初心如磐，奮楫篤行。作為我國高溫合金領域的探索者，即便前路荊棘密布，也阻擋不了周亦胄的開拓進取之心。或許正是這份擇一事，終一生的執著，讓他在這個領域成績斐然。

愛國敬業的周亦胄，承擔完成了國家科技重大專項、國家大飛機材料專項、國家重大工程攻關等國家級項目以及省部級項目20余項。在高溫合金型號研制、合金冶煉、葉片精密鑄造、增材制造與修復再制造、廢料回收再利用的工程技術研發與生產等領域，都有其奮斗的身影。為國防裝備建設與國民經濟發展做出了一系列實質性貢獻。

行穩致遠的耕耘者

“不要因為眼前的困境就忽略了遠處的光。”在未知的世界里探索，要耐得住寂寞，抵得住嚴寒，唯有走過暗自努力的時光，才能看到前行的路。周亦胄的高溫合金探索亦是如此。

身負凌云志，奮烈自有時。作為中國科學院金屬研究所（以下簡稱金屬所） 的研究員，周亦胄將全部的精力都放在了科研探索中。

為解決高溫合金的均質性與純凈度問題，他帶領團隊經過反復實驗，攻克了重重技術難關，最終發明了高溫合金均質高純化冶煉技術。該技術將合金主元素含量精確控制到0.05%以內，微量元素含量控制到0.01%以內，氧、氮、硫雜質元素總量控制到7ppm以下，硫含量可降低到0.5ppm以下，達到了國際先進水平。

與此同時，建成了高溫合金規模化生產平臺，使金屬所成為我國三大鑄造高溫合金生產基地之一。近5年來，已為我國20余種重要航空發動機和燃氣輪機提供優質高溫合金2800余噸，產值12億元，其中10余種合金為唯一合格供應方，獲得了國家與行業高度認可。

國家的需求，研究的方向。針對現有高強高溫合金不適合增材制造的難點，周亦胄與其團隊研發出三種增材制造與修復再制造專用高溫合金，合金力學性能優于國際上報道的增材制造高溫合金，居于國際領先水平。搭建了增材制造高溫合金粉末小批量制造平臺，所得粉末已通過發動機試車考核，是我國重要型號發動機首選的增材制造用高溫合金。掌握了單晶葉片單晶組織的激光修復與再制造技術和復雜結構高溫合金構件的增材制造技術，所得構件已通過相關考核。

值得關注的是，高溫合金主要應用于航空發動機、燃氣輪機、核電、汽車、航天等領域。未來，隨著工業現代化的不斷加速，它將走向更多的應用場所。目前，我國高性能高溫合金需求的增加主要來自于航空發動機和燃氣輪機，而周亦胄的諸多研究成果正是在這樣的需求下誕生的。

比如，他率領團隊研發的20余種高性能高溫合金，不僅形成了普通鑄造、定向鑄造、第一、二、三、四、五代單晶高溫合金的完整鑄造高溫合金體系，使金屬所成為全世界鑄造高溫合金體系最完整的單位，其成果還在我國重要型號航空發動機與燃氣輪機中廣泛應用，為我國重大動力裝備的研制與生產提供了關鍵材料保障。

不忘初心的探索者

自主研發，才能不受制于人。奮斗在探索前線的周亦胄對此深有感觸。而單晶葉片的研發，就是以自主研發實現“人有我有”的技術見證。

那時的中國，由于缺少對單晶鑄造缺陷形成機制的深入認識，導致單晶葉片鑄件的合格率極低，而一些使用新型合金鑄造的復雜結構單晶葉片，甚至不能鑄造。為了實現從0到1的轉變，周亦胄披荊斬棘，砥礪前行。

針對單晶葉片凝固缺陷形成機制的基礎科學研究，周亦胄查閱了與之相關的國內外文獻，整理出大量的實用信息，并在此基礎上，設計出科學合理的實驗方案，實驗過程中為了全面、快速地掌握第一手實驗結果，他堅持深入一線進行模具設計、蠟模組合、型殼制備、鑄造實驗、樣品制備以及觀察分析。完成實驗室研究后，他又深入到葉片制造現場進行更為全面的小批量生產性驗證。從理論到實驗再到生產，他們提出了多項工程上行之有效的鑄造缺陷控制措施，形成了一套單晶葉片規模化制造的全流程控制技術。

9種不同合金、15種不同發動機、20余種不同類型單晶葉片的成功研發，讓中國的單晶葉片制造實現了極大的進步，為進一步應用提供了強大的技術支撐。

與此同時，他還建立了具有自主知識產權的單晶葉片制備平臺，使金屬所成為我國單晶葉片技術創新與新品研發的重要基地，開發的單晶葉片制造技術推廣應用到我國多個重要的葉片精密鑄造企業，推動了我國單晶葉片制造技術快速發展。

在研發出單晶葉片制備技術后，周亦胄沒有停下探索的腳步，這一次，他將探索放在了廢料循環利用領域，為了緩解高昂材料價格給我國航空發動機單晶葉片制造帶來的巨大壓力，他提出了從高溫合金廢料中回收再利用稀貴金屬元素的思路。

高溫合金葉片鑄造過程中產生出的廢料常高達總用料的70%。單晶高溫合金材料的基體為鎳元素，其中含有錸、釕、鉭、鎢、鉬、鈷等稀有貴重金屬。

“如果能從廢料中進行提取，單晶葉片的制造壓力將得到極大的緩解。”于是，他通過探索，研發出高溫合金廢料的濕法冶金分離提取技術，實現了從合金廢料中分離回收錸、釕、鉭、鎢、鉬等稀貴元素的循環利用，并制備出5N級高純金屬錸產品，其痕量元素含量總和低于10ppm，氧含量低于60ppm，氮和氫含量低于10ppm，達到國際非常高水平，完成了高溫合金廢料到再生高溫合金的循環使用。而鎳鈷回收產物則應用于三元電池材料，實現了戰略金屬元素的高效、高值、高端化應用。同時，還建成了稀貴金屬分離與提純產業化平臺，每年可為高溫合金生產提供2噸以上高純錸錠，形成了完整的高溫合金工程技術鏈條。

不積跬步無以至千里。科研探索從來都不是一蹴而就的。周亦胄豐富的知識底蘊，強大的創新研發能力，讓他在高溫合金領域，碩果累累。未來的他，將繼續行而不輟，履踐致遠，繼續用人無我有，人有我優的探索精神，鋪設高溫合金的未來之路，繼續用更多的科研成果，助力我國先進動力裝備制造技術的發展。