趙振業(yè)院士

        經(jīng)歷過共和國誕生初期那個火紅年代的人大都十分熟悉蘇聯(lián)文學，當我們提到保爾•柯察金、提到奧斯特洛夫斯基時，趙振業(yè)院士的眼中充滿了閃回的光影，他一定是在遙想當年那段激情燃燒的無悔歲月，那個為了共和國不倦奮斗的青春年代。
        在《鋼鐵是怎樣煉成的》一書中，保爾曾有這樣一段內(nèi)心獨白：“人，最寶貴的是生命，生命對于每個人只有一次。這僅有的一次生命應當怎樣度過呢？每當回憶往事的時候，能夠不因虛度年華而悔恨，也不因碌碌無為而羞恥……”
趙振業(yè)院士的一生就是這樣在航空材料領域奮斗的一生，他最懂得“鋼鐵是怎樣煉成的”。他生于河南原陽，學成于陜西西安，將他的青春和熱情都奉獻給了航空材料研究院，奉獻給了中國的航空材料事業(yè)，用他的智慧和汗水托起了中國戰(zhàn)鷹的起飛。

        一代材料 一代裝備

        信息時代的戰(zhàn)爭拼的是什么?當然是“科技”?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭已經(jīng)不適用人海戰(zhàn)術，擁有高科技人才，擁有高尖端裝備才有打贏的把握。裝備的基礎是材料和工藝，因此材料對于裝備的重要性不言而喻，它是所有設計的載體，沒有優(yōu)質(zhì)的材料，任何設計方案都只能是紙上談兵。
        鋼是飛機上應用最早、用量最大的結(jié)構材料之一。超高強度鋼是用于制造承受較高應力結(jié)構件的合金鋼，一般屈服強度大于1400兆帕，抗拉強度大于1800兆帕，是上個世紀50年代后期材料科學最重大的成果之一。它以其最高強度和優(yōu)良綜合性能迅速成為航空、航天等高科技領域，如飛機起落架、機翼大梁，火箭、導彈殼體和高精密傳動等主承力構件的首選材料。至今它一直是材料科學前沿的重要組成部分和研究熱點。
        我國著名航空結(jié)構材料專家、中國工程院院士趙振業(yè)，一直從事航空超高強度鋼應用基礎理論、合金設計和應用科學技術研究，為多項重大航空工程作出了突出貢獻?？梢哉f，他的研究成果為我國航空領域的更新?lián)Q代作出了不可磨滅的貢獻。

        300M鋼與應用研究

        起落架是飛機最重要的承力構件，直接關系到飛機和乘員的安全。當今世界上95%以上的飛機起落架都是采用超高強度鋼制造。超高強度鋼屬于材料科學前沿和研究熱點，飛機起落架用超高強度鋼是一個國家鋼鐵工業(yè)技術水平的標志。
        上世紀80年代后，發(fā)達國家起落架最高規(guī)定壽命5000飛行小時，與飛機同壽命。盡管新中國航空工業(yè)已取得巨大成就和長足發(fā)展，但與國外先進技術相比，我國飛機起落架還處于落后狀態(tài)，集中表現(xiàn)為壽命短，安全性、可靠性差。當時我國起落架的使用壽命僅200～500小時，一架飛機不得不準備幾副起落架，成為制約先進飛機設計和安全使用的瓶頸。
        為解決飛機起落架這一重大航空工程難題，原國防科工委立項“飛機起落架用新型高強度鋼300M應用研究”課題，這是一項涉及航空、冶金、機械三個部委12個廠所院校的系統(tǒng)工程，直接參研人員達百人以上。
        300M鋼是美國國際鎳公司于上世紀50年代初在4340鋼基礎上添加了1.5%左右的硅而發(fā)展起來的新型超高強度鋼。其最大優(yōu)點是強度高、韌性良好、固有疲勞強度高，美國于1965年正式用于制造飛機起落架。在美國，大約90%以上的軍民用飛機起落架都用300M鋼制造。這種鋼還被其他國家引進使用，是世界上使用的強度最高、純度最高、綜合性能最好、應用最廣的起落架用鋼。 
        1983年8月，趙振業(yè)接手主持300M鋼起落架項目研究。他對國內(nèi)外專業(yè)技術狀況進行了全面調(diào)查，以其深厚的理論功底、非凡的分析能力重新對課題進行了論證。結(jié)合我國冶金技術現(xiàn)狀，提出“提純原材料，降低硫含量”和“鐓-拔開坯”等工藝路線的建議，“提純原材料”就是要使原材料的硫含量降到0.003%；“鐓-拔開坯”就是提高鍛比，解決組織不均勻問題。
        1984年，撫順鋼廠采用經(jīng)過提純脫硫原材料，在6噸感應爐和7噸自耗爐設備上熔煉了2爐雙真空300M鋼，鋼錠經(jīng)次鐓粗-拔長至直徑300毫米棒材。各種性能試驗結(jié)果表明，國產(chǎn)300M鋼達到美標要求和實物水平。國產(chǎn)300M鋼的成功，開拓了一條中國自己的冶金技術路線，中國航空超高強度鋼從此走上了VIM+VAR雙真空熔煉(VIM—真空感應爐熔煉， VAR—真空電弧熔煉)的高純道路。 
        300M鋼用作起落架可做到體積小、重量輕、壽命長、使用可靠。但是，其突出缺點是疲勞強度對應力集中敏感。材料在交變應力作用下發(fā)生的破壞稱為疲勞破壞。通常材料承受的交變應力遠小于其靜載下的強度極限時，破壞就可能發(fā)生。另外材料會由于截面尺寸改變而引起應力的局部增大，這種現(xiàn)象稱為應力集中。這個缺點如不解決，非但不能滿足起落架要求，充分發(fā)揮其超高強度優(yōu)越性，還會潛伏災難性隱患。
        材料研制成功后，趙振業(yè)開始進行300M鋼應用研究，研制長壽命起落架技術。他調(diào)研了飛機起落架設計與制造的整個工藝流程。在抗疲勞原理基礎上，趙振業(yè)提出一種“無應力集中”抗疲勞概念，并率領課題組創(chuàng)新了10多種先進工藝技術，形成了一整套抗疲勞應用技術體系，其中包括整體鍛造、真空淬火等熱工藝技術體系，抗疲勞機械加工技術體系，表層組織再造改性技術體系，表面完整復合防護技術體系和低應力集中細節(jié)設計技術體系等。這些技術用于國產(chǎn)300M鋼制造飛機起落架，使起落架壽命一舉達到5000飛行小時不破斷，增加載荷30%后，再試1000小時仍不破斷。這一結(jié)果不僅使我國起落架首次與飛機機體同壽命，實現(xiàn)了長壽命起落架重大工程目標，而且超過美國F-15、F-16戰(zhàn)機起落架5000飛行小時的規(guī)定壽命，達到國際先進水平。
        目前，300M鋼長壽命起落架已工程化生產(chǎn)，廣泛應用于多種先進型號飛機，至今最長使用時間達17年無一例故障。中國航空工業(yè)徹底解決了起落架難題。這一研究成果獲國家科技進步一等獎。300M鋼長壽命起落架技術正被用于大型運輸機和客機。

趙振業(yè)院士作演講

        中溫超高強度鋼

        除300M鋼外，趙振業(yè)院士還主持了多項航空高強度鋼材料研究，對我國航空事業(yè)發(fā)展起到了巨大的推動作用。 
        1975年，趙振業(yè)受命研究航空中溫超高強度鋼。立項研究時，除美國曾用H11熱作模具鋼制造過飛機后機身結(jié)構件外，國內(nèi)外尚無航空中溫超高強度鋼。 
        為發(fā)展航空中溫超高強度鋼，趙振業(yè)首先研究了二次硬化機理。在應用基礎研究基礎上，他采用Mo+Cr二次硬化設計新思路設計成功38Cr2Mo2VA鋼。它不僅達到了超高強度，綜合力學性能優(yōu)于H11鋼，耐溫高達500℃，而且鋼中合金元素比H11鋼降低35%以上，將中溫鋼由中合金體系降為低合金體系。新鋼種的研究成功，解決了殲擊機后機身超溫、超重、無材可選的問題，并使飛機后機身選材首次達到1800兆帕的超高強度?，F(xiàn)在，“中溫超高強度鋼38Cr2Mo2VA”已用作飛機后機身主承力構件，生產(chǎn)使用以來沒有發(fā)生過故障，此成果獲國家發(fā)明三等獎。

        超高強度不銹鋼

        趙振業(yè)教授還與他的研究生們一起，研究了超細馬氏體板條、新強化相Fe2Mo型laves相、M2C+Laves相聯(lián)合強化及其超細沉淀、逆轉(zhuǎn)變奧氏體精細結(jié)構等強-韌化新機理，設計了一種新合金成分體系：Fe-14Cr-12C0-Mo-Me，經(jīng)200kg VIM+VAR雙真空高純?nèi)蹮捈翱刂葡嘧儫崽幚砗?，抗拉強度達到1860Mpa以上，斷裂韌性達到120Mpam1/2水平。首次把不銹鋼提升到超高強度高韌性，為開拓航空超高強度鋼新領域作出貢獻，獲國家發(fā)明專利。
        在研究強-韌化新機理的基礎上，他又設計了一種表層硬化型軸承齒輪鋼成分體系Fe-130r-12Co-Mo-Nb-Me，其經(jīng)200kgVIM+VAR雙真空高純?nèi)蹮?，控制相變熱處理后，達到1850MPa，Klc達到120Mpam1/2。同時，他創(chuàng)新了一種表面超硬-韌化概念和熱處理技術，使表面硬度達HRC72，500℃HRC63.5。由此實現(xiàn)了軸承齒輪鋼超高強度高韌性和超硬化，為解決長壽命、高能量傳動系統(tǒng)關鍵材料技術作出了貢獻，獲國家發(fā)明專利。
        另外，趙振業(yè)教授還參與完成了“馬氏體熱強不銹鋼GX-8研究”，其綜合力學性能優(yōu)于國外同類鋼，已批量生產(chǎn)，用于發(fā)動機壓氣機轉(zhuǎn)子葉片，輪盤等。自1973年起，在多種領域和環(huán)境中使用性能良好，無故障，獲全國科學大會獎狀，國家發(fā)明四等獎。

趙振業(yè)院士為本刊題詞

        應用基礎理論

        研究是材料創(chuàng)新的基礎，也是當前制約材料發(fā)展和應用的薄弱環(huán)節(jié)。目前，趙振業(yè)和他的研究生們正潛心于航空超高強度鋼應用基礎理論和合金設計研究。他研究高合金超高強度鋼強韌化機理獲得航空基金一等獎；由他創(chuàng)意并參與研制成功的“動態(tài)殘余奧氏體測定儀”，為研究鋼中殘余奧氏體服役條件下行為和超高強度鋼強-韌化機理研究提供了先進方法，獲國家發(fā)明四等獎；趙振業(yè)提出的材料兩個“全過程”研究理念正被同行認可，并推動材料科學與工程發(fā)展；趙振業(yè)提出的“無應力集中”抗疲勞概念是一種關于帶有應力集中的構件具有無應力集中時材料固有的疲勞強度的理論?，F(xiàn)在他正將這一理論擴展應用到高強度鋁合金、鈦合金和高溫合金構件上去，通過創(chuàng)立新的抗疲勞制造技術體系，為構件超高強度化奠定基礎，從根本上解決超高強度構件長壽命、高可靠性、結(jié)構再減重和經(jīng)濟可承受性等問題，實現(xiàn)我國制造技術的跨越發(fā)展，并達到國外先進水平。
        1937年冬天，趙振業(yè)生于豫中平原黃河岸邊一個鄉(xiāng)村教師之家，少時頑皮聰明，成績名列前茅。1956年，他考取西北工業(yè)大學材料科學與工程專業(yè)。離家上大學時，父親給他的錢僅夠到西安的路費。為了給父老鄉(xiāng)親爭口氣，5年大學生活期間，他沒穿過一件新衣服、沒到電影院看過一場電影；假期不回家，幫老師刻講義掙些零錢買書。貧困并沒有阻礙他矢志科學的決心，反而煅造了他鋼鐵般的意志。
        1961年，趙振業(yè)入北京航空材料研究院，從此與航空超高強度鋼結(jié)下了不解之緣。在多年的研究工作中，他接連攻克多項技術難題，以自主創(chuàng)新成果為我國戰(zhàn)鷹插上了鐵翼。
        時光荏苒，趙振業(yè)院士已在航空超高強度鋼專業(yè)的最前線拼搏了幾十年，他在專業(yè)研究中所取得的開拓性成就，為航空超高強度鋼發(fā)展和應用作出的貢獻，受到社會各界的普遍贊譽。他的一生都在研究鋼鐵，同時，他也把自己鍛造成了韌而彌堅的一塊好鋼。
        如今，趙振業(yè)院士已年逾古稀，但他依然沒有停歇，在探索新強-韌化機理、合金設計及應用技術的征途上，不斷取得新的進展，繼續(xù)為我國的航空航天事業(yè)發(fā)光發(fā)熱。