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舰船新一代高温热防护材料和技术的国产化

     2017年1月9日,在北京人民大会堂举行的2016年度国家科学技术奖励大会上,海军工程大学动力工程学院蒸汽动力教研室主任杨自春教授,凭借研制的“舰船新一代高温热防护材料和技术”荣膺国家科技进步奖二等奖。

    那一刻,距他开展相关研究已过去了整整20年。那一刻,并不是杨自春最享受的时刻。他最享受的时刻,用他自己的话说,就是“挑战不可能”。
    研发耐火砖,是杨自春挑战“不可能”的其中一个。别小看这微不足道的耐火砖,作为一种镶嵌在舰船锅炉内壁的耐火隔热材料,要经受熊熊大火的炙烤,一旦受损坍塌,战舰就会立刻丧失动力无法航行,且在短时间内难以修复。而当时,我国多数舰艇的耐火砖依赖进口,装备保障受制于人。
    事关重大,有关部门把自主研发新型耐火砖的“死任务”下给了杨自春所在的教研室。当时刚满30岁的杨自春像铆足了劲的发条,开始日夜奋战。
    舰用锅炉在工作过程中,炉膛内温度超过1800摄氏度。耐火砖要在很小的厚度范围内,使迎火面1800摄氏度的高温传到背火面时低于300摄氏度,并且能抵抗住内部气流、火炮射击、导弹发射和大风浪航行形成的强烈振动和冲击,否则锅炉的钢铁外壳就可能发软变形。
    这样的耐火砖,该选什么样的材料?杨自春查阅大量文献资料,遍访国内知名的耐火材料研究院所和厂家,最后将目光锁定在一种新型陶瓷材料上。
    这种陶瓷材料既要具有耐热性好、使用寿命长的优点,又要弥补陶瓷本身韧性差的缺陷,这就必须加入20余种其他配料。这20余种配料加多少?怎么加?成为摆在杨自春面前一道急需攻克的难题。
    杨自春以材料学知识为基础,制定了9类陶瓷材料配方和100多个对比试验方案。材料从送进炉膛预热到烧制成品要一个星期,杨自春和战友们把铺盖卷搬到了实验室。
    炉膛内是1000多摄氏度的高温,经过几层隔热后,在外面观察仍有七八十度,像蒸桑拿一样。在这种极其恶劣的试验环境下,他们不间断地观察记录。成品出炉后还要应用测试仪器对各项性能指标逐一进行测试、分析、计算,尔后对材料配方进行修改完善。前后历时一年多,新型陶瓷材料的配方最终得以确定。
    配方解决了,工艺怎么办?杨自春创造性地提出“梯度密度”的概念,利用新技术、新工艺,做出的新型耐火陶瓷样品,耐火和隔热性能均有了显著提高。
    做出样品,只是万里长征走出第一步。从样品到实装,还需要进行大量的陆上试验。经过反复测试,陆上试验合格。杨自春又马不停蹄地赶往某驱逐舰支队,进行海上性能考核试验。
    成功了!那天,在全工况、高负荷测试中,耐火砖“争气”地表现出了优异的物理性能。该成果一举解决了国内数十年未突破的技术难题,并最终在海军舰艇上得到广泛应用。
信息来源:http://www.bestbw.com

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