趙振業(yè)院士

        經(jīng)歷過共和國(guó)誕生初期那個(gè)火紅年代的人大都十分熟悉蘇聯(lián)文學(xué)，當(dāng)我們提到保爾•柯察金、提到奧斯特洛夫斯基時(shí)，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(dāng)年那段激情燃燒的無悔歲月，那個(gè)為了共和國(guó)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(dú)白：“人，最寶貴的是生命，生命對(duì)于每個(gè)人只有一次。這僅有的一次生命應(yīng)當(dāng)怎樣度過呢？每當(dāng)回憶往事的時(shí)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(lǐng)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(xué)成于陜西西安，將他的青春和熱情都奉獻(xiàn)給了航空材料研究院，奉獻(xiàn)給了中國(guó)的航空材料事業(yè)，用他的智慧和汗水托起了中國(guó)戰(zhàn)鷹的起飛。

        一代材料 一代裝備

        信息時(shí)代的戰(zhàn)爭(zhēng)拼的是什么?當(dāng)然是“科技”?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)已經(jīng)不適用人海戰(zhàn)術(shù)，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(chǔ)是材料和工藝，因此材料對(duì)于裝備的重要性不言而喻，它是所有設(shè)計(jì)的載體，沒有優(yōu)質(zhì)的材料，任何設(shè)計(jì)方案都只能是紙上談兵。
        鋼是飛機(jī)上應(yīng)用最早、用量最大的結(jié)構(gòu)材料之一。超高強(qiáng)度鋼是用于制造承受較高應(yīng)力結(jié)構(gòu)件的合金鋼，一般屈服強(qiáng)度大于1400兆帕，抗拉強(qiáng)度大于1800兆帕，是上個(gè)世紀(jì)50年代后期材料科學(xué)最重大的成果之一。它以其最高強(qiáng)度和優(yōu)良綜合性能迅速成為航空、航天等高科技領(lǐng)域，如飛機(jī)起落架、機(jī)翼大梁，火箭、導(dǎo)彈殼體和高精密傳動(dòng)等主承力構(gòu)件的首選材料。至今它一直是材料科學(xué)前沿的重要組成部分和研究熱點(diǎn)。
        我國(guó)著名航空結(jié)構(gòu)材料專家、中國(guó)工程院院士趙振業(yè)，一直從事航空超高強(qiáng)度鋼應(yīng)用基礎(chǔ)理論、合金設(shè)計(jì)和應(yīng)用科學(xué)技術(shù)研究，為多項(xiàng)重大航空工程作出了突出貢獻(xiàn)。可以說，他的研究成果為我國(guó)航空領(lǐng)域的更新?lián)Q代作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。

        300M鋼與應(yīng)用研究

        起落架是飛機(jī)最重要的承力構(gòu)件，直接關(guān)系到飛機(jī)和乘員的安全。當(dāng)今世界上95%以上的飛機(jī)起落架都是采用超高強(qiáng)度鋼制造。超高強(qiáng)度鋼屬于材料科學(xué)前沿和研究熱點(diǎn)，飛機(jī)起落架用超高強(qiáng)度鋼是一個(gè)國(guó)家鋼鐵工業(yè)技術(shù)水平的標(biāo)志。
        上世紀(jì)80年代后，發(fā)達(dá)國(guó)家起落架最高規(guī)定壽命5000飛行小時(shí)，與飛機(jī)同壽命。盡管新中國(guó)航空工業(yè)已取得巨大成就和長(zhǎng)足發(fā)展，但與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比，我國(guó)飛機(jī)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(dāng)時(shí)我國(guó)起落架的使用壽命僅200～500小時(shí)，一架飛機(jī)不得不準(zhǔn)備幾副起落架，成為制約先進(jìn)飛機(jī)設(shè)計(jì)和安全使用的瓶頸。
        為解決飛機(jī)起落架這一重大航空工程難題，原國(guó)防科工委立項(xiàng)“飛機(jī)起落架用新型高強(qiáng)度鋼300M應(yīng)用研究”課題，這是一項(xiàng)涉及航空、冶金、機(jī)械三個(gè)部委12個(gè)廠所院校的系統(tǒng)工程，直接參研人員達(dá)百人以上。
        300M鋼是美國(guó)國(guó)際鎳公司于上世紀(jì)50年代初在4340鋼基礎(chǔ)上添加了1.5%左右的硅而發(fā)展起來的新型超高強(qiáng)度鋼。其最大優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、韌性良好、固有疲勞強(qiáng)度高，美國(guó)于1965年正式用于制造飛機(jī)起落架。在美國(guó)，大約90%以上的軍民用飛機(jī)起落架都用300M鋼制造。這種鋼還被其他國(guó)家引進(jìn)使用，是世界上使用的強(qiáng)度最高、純度最高、綜合性能最好、應(yīng)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(xiàng)目研究。他對(duì)國(guó)內(nèi)外專業(yè)技術(shù)狀況進(jìn)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(duì)課題進(jìn)行了論證。結(jié)合我國(guó)冶金技術(shù)現(xiàn)狀，提出“提純?cè)牧?，降低硫含量”和“?拔開坯”等工藝路線的建議，“提純?cè)牧稀本褪且乖牧系牧蚝拷档?.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(yīng)爐和7噸自耗爐設(shè)備上熔煉了2爐雙真空300M鋼，鋼錠經(jīng)次鐓粗-拔長(zhǎng)至直徑300毫米棒材。各種性能試驗(yàn)結(jié)果表明，國(guó)產(chǎn)300M鋼達(dá)到美標(biāo)要求和實(shí)物水平。國(guó)產(chǎn)300M鋼的成功，開拓了一條中國(guó)自己的冶金技術(shù)路線，中國(guó)航空超高強(qiáng)度鋼從此走上了VIM+VAR雙真空熔煉(VIM—真空感應(yīng)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(zhǎng)、使用可靠。但是，其突出缺點(diǎn)是疲勞強(qiáng)度對(duì)應(yīng)力集中敏感。材料在交變應(yīng)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(yīng)力遠(yuǎn)小于其靜載下的強(qiáng)度極限時(shí)，破壞就可能發(fā)生。另外材料會(huì)由于截面尺寸改變而引起應(yīng)力的局部增大，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。這個(gè)缺點(diǎn)如不解決，非但不能滿足起落架要求，充分發(fā)揮其超高強(qiáng)度優(yōu)越性，還會(huì)潛伏災(zāi)難性隱患。
        材料研制成功后，趙振業(yè)開始進(jìn)行300M鋼應(yīng)用研究，研制長(zhǎng)壽命起落架技術(shù)。他調(diào)研了飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)與制造的整個(gè)工藝流程。在抗疲勞原理基礎(chǔ)上，趙振業(yè)提出一種“無應(yīng)力集中”抗疲勞概念，并率領(lǐng)課題組創(chuàng)新了10多種先進(jìn)工藝技術(shù)，形成了一整套抗疲勞應(yīng)用技術(shù)體系，其中包括整體鍛造、真空淬火等熱工藝技術(shù)體系，抗疲勞機(jī)械加工技術(shù)體系，表層組織再造改性技術(shù)體系，表面完整復(fù)合防護(hù)技術(shù)體系和低應(yīng)力集中細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)技術(shù)體系等。這些技術(shù)用于國(guó)產(chǎn)300M鋼制造飛機(jī)起落架，使起落架壽命一舉達(dá)到5000飛行小時(shí)不破斷，增加載荷30%后，再試1000小時(shí)仍不破斷。這一結(jié)果不僅使我國(guó)起落架首次與飛機(jī)機(jī)體同壽命，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)壽命起落架重大工程目標(biāo)，而且超過美國(guó)F-15、F-16戰(zhàn)機(jī)起落架5000飛行小時(shí)的規(guī)定壽命，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
        目前，300M鋼長(zhǎng)壽命起落架已工程化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于多種先進(jìn)型號(hào)飛機(jī)，至今最長(zhǎng)使用時(shí)間達(dá)17年無一例故障。中國(guó)航空工業(yè)徹底解決了起落架難題。這一研究成果獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。300M鋼長(zhǎng)壽命起落架技術(shù)正被用于大型運(yùn)輸機(jī)和客機(jī)。

趙振業(yè)院士作演講

        中溫超高強(qiáng)度鋼

        除300M鋼外，趙振業(yè)院士還主持了多項(xiàng)航空高強(qiáng)度鋼材料研究，對(duì)我國(guó)航空事業(yè)發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。 
        1975年，趙振業(yè)受命研究航空中溫超高強(qiáng)度鋼。立項(xiàng)研究時(shí)，除美國(guó)曾用H11熱作模具鋼制造過飛機(jī)后機(jī)身結(jié)構(gòu)件外，國(guó)內(nèi)外尚無航空中溫超高強(qiáng)度鋼。 
        為發(fā)展航空中溫超高強(qiáng)度鋼，趙振業(yè)首先研究了二次硬化機(jī)理。在應(yīng)用基礎(chǔ)研究基礎(chǔ)上，他采用Mo+Cr二次硬化設(shè)計(jì)新思路設(shè)計(jì)成功38Cr2Mo2VA鋼。它不僅達(dá)到了超高強(qiáng)度，綜合力學(xué)性能優(yōu)于H11鋼，耐溫高達(dá)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(jī)后機(jī)身超溫、超重、無材可選的問題，并使飛機(jī)后機(jī)身選材首次達(dá)到1800兆帕的超高強(qiáng)度?，F(xiàn)在，“中溫超高強(qiáng)度鋼38Cr2Mo2VA”已用作飛機(jī)后機(jī)身主承力構(gòu)件，生產(chǎn)使用以來沒有發(fā)生過故障，此成果獲國(guó)家發(fā)明三等獎(jiǎng)。

        超高強(qiáng)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(xì)馬氏體板條、新強(qiáng)化相Fe2Mo型laves相、M2C+Laves相聯(lián)合強(qiáng)化及其超細(xì)沉淀、逆轉(zhuǎn)變奧氏體精細(xì)結(jié)構(gòu)等強(qiáng)-韌化新機(jī)理，設(shè)計(jì)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?qiáng)度達(dá)到1860Mpa以上，斷裂韌性達(dá)到120Mpam1/2水平。首次把不銹鋼提升到超高強(qiáng)度高韌性，為開拓航空超高強(qiáng)度鋼新領(lǐng)域作出貢獻(xiàn)，獲國(guó)家發(fā)明專利。
        在研究強(qiáng)-韌化新機(jī)理的基礎(chǔ)上，他又設(shè)計(jì)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(dá)到1850MPa，Klc達(dá)到120Mpam1/2。同時(shí)，他創(chuàng)新了一種表面超硬-韌化概念和熱處理技術(shù)，使表面硬度達(dá)HRC72，500℃HRC63.5。由此實(shí)現(xiàn)了軸承齒輪鋼超高強(qiáng)度高韌性和超硬化，為解決長(zhǎng)壽命、高能量傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵材料技術(shù)作出了貢獻(xiàn)，獲國(guó)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(qiáng)不銹鋼GX-8研究”，其綜合力學(xué)性能優(yōu)于國(guó)外同類鋼，已批量生產(chǎn)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，輪盤等。自1973年起，在多種領(lǐng)域和環(huán)境中使用性能良好，無故障，獲全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)狀，國(guó)家發(fā)明四等獎(jiǎng)。

趙振業(yè)院士為本刊題詞

        應(yīng)用基礎(chǔ)理論

        研究是材料創(chuàng)新的基礎(chǔ)，也是當(dāng)前制約材料發(fā)展和應(yīng)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(qiáng)度鋼應(yīng)用基礎(chǔ)理論和合金設(shè)計(jì)研究。他研究高合金超高強(qiáng)度鋼強(qiáng)韌化機(jī)理獲得航空基金一等獎(jiǎng)；由他創(chuàng)意并參與研制成功的“動(dòng)態(tài)殘余奧氏體測(cè)定儀”，為研究鋼中殘余奧氏體服役條件下行為和超高強(qiáng)度鋼強(qiáng)-韌化機(jī)理研究提供了先進(jìn)方法，獲國(guó)家發(fā)明四等獎(jiǎng)；趙振業(yè)提出的材料兩個(gè)“全過程”研究理念正被同行認(rèn)可，并推動(dòng)材料科學(xué)與工程發(fā)展；趙振業(yè)提出的“無應(yīng)力集中”抗疲勞概念是一種關(guān)于帶有應(yīng)力集中的構(gòu)件具有無應(yīng)力集中時(shí)材料固有的疲勞強(qiáng)度的理論?，F(xiàn)在他正將這一理論擴(kuò)展應(yīng)用到高強(qiáng)度鋁合金、鈦合金和高溫合金構(gòu)件上去，通過創(chuàng)立新的抗疲勞制造技術(shù)體系，為構(gòu)件超高強(qiáng)度化奠定基礎(chǔ)，從根本上解決超高強(qiáng)度構(gòu)件長(zhǎng)壽命、高可靠性、結(jié)構(gòu)再減重和經(jīng)濟(jì)可承受性等問題，實(shí)現(xiàn)我國(guó)制造技術(shù)的跨越發(fā)展，并達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平。
        1937年冬天，趙振業(yè)生于豫中平原黃河岸邊一個(gè)鄉(xiāng)村教師之家，少時(shí)頑皮聰明，成績(jī)名列前茅。1956年，他考取西北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)。離家上大學(xué)時(shí)，父親給他的錢僅夠到西安的路費(fèi)。為了給父老鄉(xiāng)親爭(zhēng)口氣，5年大學(xué)生活期間，他沒穿過一件新衣服、沒到電影院看過一場(chǎng)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(xué)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(qiáng)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(xiàng)技術(shù)難題，以自主創(chuàng)新成果為我國(guó)戰(zhàn)鷹插上了鐵翼。
        時(shí)光荏苒，趙振業(yè)院士已在航空超高強(qiáng)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(qiáng)度鋼發(fā)展和應(yīng)用作出的貢獻(xiàn)，受到社會(huì)各界的普遍贊譽(yù)。他的一生都在研究鋼鐵，同時(shí)，他也把自己鍛造成了韌而彌堅(jiān)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(qiáng)-韌化機(jī)理、合金設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù)的征途上，不斷取得新的進(jìn)展，繼續(xù)為我國(guó)的航空航天事業(yè)發(fā)光發(fā)熱。