中南大学粉末冶金研究院(中南大学粉末冶金研究院官网)




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在航空航天发动机的核心部件制造领域,我们常常听过粉末冶金这个概念。

它是精密铸造的升级版,精密铸造采用的原材料是熔融的金属液体,它的成形方式是这样的:把金属液体熔化后,浇铸到预先制备的模壳中,模壳一般都是陶瓷材料所做的,金属液体在模壳中逐渐凝固,形成铸造合金,最后把模壳敲掉,得到精密铸件。而粉末冶金采用是将粉末填充到模具中,然后烧结成一个致密的粉末合金,最后再将模具去除掉。

粉末合金材质均匀、成分均匀。以前的精密铸造部件,采用工业CT进行探伤,总会有一些“缩孔、疏松”的铸造缺陷。如果该部件用于极端工况环境就会出现故障,甚至事故。

3月21日,长征五号B遥四运载火箭最后一台大推力氢氧发动机校准试验取得成功,将用于2022年中国空间站实验舱发射。发动机核心部件氢泵叶轮工作在氢涡轮泵中,它的作用是将火箭体内大量低温(零下253度)低压的液态氢气高速输送到燃烧室中,与燃烧室中的液态氧气爆炸混合,对火箭产生推力。叶轮的转速达到每分钟35000转,液氢经过氢泵叶轮加压以后,泵后压力达到16.5兆帕。

一开始铸造的叶轮做完实验时总是掉块,有时掉块恰好会堵住燃料管道,险些造成爆炸。后来改成粉末冶金,完美解决。这是十几年前的事了,所以说高科技的背后离不开材料和工艺的升级。

黄培云院士,是中国粉末冶金学科奠基人。他创办了长沙中南矿冶学院,也就是后来的中南大学,并且完成了粉末冶金学科建设。

1934年,黄培云考入清华大学化学系,后赴美留学。1952年,黄培云参与了湖南大学、武汉大学、广西大学、南昌大学、中山大学、北京工业学院6所高校有关地质、采矿、冶金的学科合并,成立独立的中南矿冶学院。

当时国家急需粉末冶金技术,而黄培云只在麻省理工学院学过30学时的粉末冶金选修课,但毅然揭榜挂帅,培养了一大批人才。

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