中国日前披露中国国产火箭发动机的研发制造的一大难题——钢材生锈问题。不过,航天材料强国生产的火箭发动机钢材虽然优于中国国产钢材,但也面临同样“锈疾”。

中国首台120吨泵后摆火箭发动机(图源:央视截图)
北京时间6月28日,中国《科技日报》“亟待攻克的核心技术”专栏报道称,用于火箭发动机的钢材需具备多种特性,其中高强度是必须满足的重要指标。
中国钢铁研究总院特殊钢研究所副所长苏杰介绍,不锈钢的强度和防锈性能是“鱼和熊掌般难以兼得的矛盾体”。据悉,钢材的耐蚀性主要依靠合金元素铬的含量,但铬元素含量高就会影响强度。
中国航天科技集团六院发动机专家、长征五号运载火箭副总设计师陈建华透露,中国120吨级液氧煤油补燃循环发动机YF-100的研制过程中,几种高强度不锈钢都容易生锈。
陈建华表示,火箭发动机材料“只是有点浮锈问题不大”,但如果严重生锈,可能带来很大影响。
苏杰表示,中国在新材料研发方面与发达国家还有差距,目前主要处于仿制阶段。
现在中国航天材料大多用的是国外上世纪六七十年代用的材料,只是如今工艺技术更先进,生产的同样材料性能更好。
北京科技大学从事材料学研究的教授李静媛表示,如果遇到高端产品,国外不公开材料成分、工艺,中国难免会被“卡住脖子”。
她认为,中国拥有一流的设备,但管理水平与国外存在差距。例如发达国家在生产过程中会严格控制杂质含量,如果纯度不达标,便重新回炉,但国内厂家往往缺乏这种严谨的态度。
中国专家介绍,从国外引进的先进材料虽然质量更好,但被拿到拥有湿热环境的中国海南与国产材料做对比时,两者“同时生锈”。这表明完全依靠材料自身实现高强度和防锈性能兼备是世界性难题。
有专家指出,火箭发动机钢材要实现“鱼和熊掌兼得”,应该进行更为科学的成分设计。通过材料和工艺配合,一方面利用材料自身防锈能力,一方面采用表面涂层处理或往材料内腔注入干燥空气、氮气等辅助手段,来解决生锈问题。
中国专家指出,中国正在发展的可重复使用火箭发动机,使用时间更长,其内部要反复经受煤油浸泡,又不能拆开处理,对防锈能力的考验会更严峻。
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