發動機專用鋁材的成功喜悅在瓷窯村研發中心還沒捂熱乎,江硯秋和秦昭廷就抱著一疊厚厚的機身結構計算書找上了林烽。倆人臉上沒有半分輕鬆,反倒比之前更嚴肅了。
“林廠長,發動機材料解決了,現在該輪到機身了。”江硯秋把計算書攤開在桌上,上面密密麻麻全是公式和圖表,“我們做了詳細的質量分配分析,‘山鷹’要達到設計航程和機動性指標,整機空重必須控制在兩千八百公斤以內。而現在——”他用鉛筆敲了敲一個數字,“按現有鋁材效能設計的結構,超重三百二十公斤。”
林烽眉頭一皺:“三百二十公斤?這麼多?”
“對。”秦昭廷接話,“發動機組那邊已經把動力系統重量壓到極限了,航電系統宋主任他們也做了輕量化設計。現在大頭就在機身結構——蒙皮、隔框、長桁、翼梁,全是吃重的大戶。”
“所以你們的意思是?”
江硯秋翻到材料效能頁:“我們需要專為機身最佳化的鋁材。不追求發動機那麼高的高溫強度,但要極致輕量化——在保證安全餘量的前提下,密度能降多少降多少,同時抗拉強度不能低於二百八十兆帕。”
林烽立刻明白了。如果說發動機鋁材是“重甲戰士”,那機身鋁材就得是“輕裝騎兵”——既要跑得快,還得扛得住打。他抓起電話:“何強,帶上謝工,馬上來我辦公室。”
半小時後,火窯溝的技術骨幹們圍在了研發中心的會議室。何強聽完需求,第一反應是撓頭:“江工,秦工,你們這要求……比發動機的還刁鑽。強度不能降,密度還要減,這不符合材料學常識啊!通常減重就要犧牲強度……”
“所以要創新。”謝明軒推了推眼鏡,已經開始在筆記本上畫鋁的晶體結構示意圖,“純鋁密度二點七,咱們現在的鋁合金因為新增了銅、矽等元素,密度提到二點八左右。如果想減重,最直接的是減少這些重元素的新增量,但那樣強度肯定掉。”
陸哲遠插嘴:“那能不能加點輕元素?比如……鎂?鎂比鋁還輕呢!”
蘇瀚文瞥他一眼:“鎂是輕,但鎂鋁系合金的耐腐蝕性差,飛機上天后要面對潮溼、鹽霧,腐蝕了更麻煩。”
會議室陷入沉默。這確實是個兩難:減重就要少加重元素,強度會降;加輕元素如鎂,又帶來新問題。
一直沒說話的林烽忽然開口:“謝工,你剛才說‘減少重元素新增量’——減多少強度會開始明顯下降?”
謝明軒心算了一下:“以咱們現在的鋁矽鎂銅合金為例,如果把銅含量從百分之四降到百分之三,強度大概會降百分之八到十。”
“那如果只降百分之零點五呢?”林烽問,“微量調整,同時用其他方法補償強度損失?”
這個思路讓所有人一愣。小徐最先反應過來:“林廠長的意思是……精細化調控?把合金成分調整到臨界點,然後透過更極致的熱處理工藝把強度‘拉’回來?”
“對。”林烽站起身,走到黑板前,“我們之前做發動機材料,是‘做加法’——加元素提強度。現在做機身材料,要‘做減法’——減重量保強度。減法更難,因為餘地小。但再難也得做。”
方案定下來了:以現有航空鋁材為基礎,逐步微調合金成分,重點試驗降低銅、矽含量,同時嘗試微量新增鎂元素(不超過百分之一),配合更復雜的熱處理工藝,尋找強度-重量的最佳平衡點。
回到火窯溝,攻關小組立刻行動。第一批試驗還是老辦法:正交設計,十六組不同配比的小爐試驗。
第一輪結果出來,情況不樂觀。銅含量降到百分之三點五的幾組,強度果然掉了百分之五以上;加了微量鎂的幾組,強度倒是穩住了,可耐腐蝕初步測試顯示問題——在鹽霧環境下放置二十四小時,表面就出現了點蝕。
“鎂含量得控制得更低。”謝明軒看著腐蝕試樣直搖頭,“超過百分之零點五,腐蝕敏感性就明顯上升。可這麼點鎂,對減重的貢獻微乎其微。”
何強蹲在爐子旁,盯著爐火出神。鄭師傅拎著茶壺過來,給他倒了碗水:“何工,愁啥呢?我瞅著你們這試驗,跟配中藥似的——君臣佐使,分量差一點都不行。”
這話突然點醒了何強。他跳起來:“鄭師傅你說得對!就是配中藥!咱們光想著減銅加鎂,沒想過‘佐料’——能不能加其他微量元素,既改善鎂的耐腐蝕性,又能強化基體?”
謝明軒眼睛亮了:“有道理!比如……錳?微量錳可以細化鎂相,提高耐蝕性,還能起到一定的強化作用。還有鉻,鉻也能改善耐蝕……”
“那就試!”何強一拍大腿,“做微量多元合金!銅矽降下來,加極微量的鎂、錳、鉻,配合特殊熱處理!”
這個思路開啟了新局面。接下來的試驗,配方表上多了幾個小數點後兩位的數字:鎂0.3%、錳0.1%、鉻%……配合銅含量從4%降到3.8%,矽從7%降到6.5%。
冶煉控制要求陡然提高。這麼微量的新增,均勻性成了大問題。陸哲遠和蘇瀚文把線上光譜監測儀又升級了一版,取樣頻率提高了一倍,確保任何偏析都能及時發現。
熱處理工藝也更復雜了:多級固溶,分段時效。小徐守著熱處理爐,像守著月子裡的產婦,溫度曲線調得比心電圖還精細。
第七輪試驗的鋁錠出爐時,外觀就和之前不一樣——光澤更柔和,質地看起來更“輕靈”。取樣送檢,等待的兩天裡,連江硯秋和秦昭廷都從研發中心跑來了火窯溝,守在分析室門口。
全面檢測報告出來的那一刻,謝明軒拿著報告單的手有點抖。他深吸一口氣,念出關鍵資料:“密度……二點七三,比標準航空鋁材降低約百分之四點五。抗拉強度……二百八十五兆帕,滿足要求。延伸率百分之九,優於預期。”
“耐腐蝕呢?”何強急問。
“鹽霧試驗四十八小時,無明顯點蝕,評級達標。”謝明軒頓了頓,“還有更重要的——根據這批材料的效能資料,江工你們重新計算的結構重量能減多少?”
江硯秋已經掏出本子在算了。幾分鐘後,他抬起頭,眼睛發亮:“如果全機採用這種新材料,結構重量能減輕……百分之十五左右。換算成絕對重量,大約三百五十公斤!”
“三百五十公斤?!”秦昭廷驚呼,“那不光能抵消超重,還能多出三十公斤餘量!可以多加燃料,或者加強裝甲!”
火窯溝裡爆發出歡呼。何強一屁股坐在地上,三天沒閤眼的疲憊一下子湧上來,但他臉上是抑制不住的笑。
林烽聞訊趕來,聽完彙報,他拿起一塊新鋁材試樣,掂了掂,又用手指彈了彈——聲音清脆,餘音悠長。
“好材料。”他評價道,“輕而不飄,強而不拙。何工,謝工,你們又立一功。”
“是大傢伙的功勞。”何強撐著站起來,“鄭師傅的點撥,小徐的熱處理,陸工蘇工的監測……少了誰都不成。”
江硯秋已經迫不及待了:“林廠長,這批材料甚麼時候能穩定量產?我們結構組等著做詳細設計呢!”
“一週。”何強保證,“工藝路線已經摸清,一週內出第一批次產材料,送你們做全尺寸構件試驗。”
夜色再次降臨火窯溝時,爐火映著人們疲憊但興奮的臉。何強看著新出爐的那批鋁錠,它們靜靜地躺在模具裡,泛著淺銀灰色的光澤,看起來確實比之前的材料“輕巧”一些。
他知道,從今天起,“山鷹”的骨架將用上這種專為飛翔而生的金屬。減重百分之十五,對飛機來說,不只是數字的變化,更是效能的躍升。而這一切,始於這群人對著爐火的一次次思考、一次次試驗、一次次不放棄的調整。
遠處,瓷窯村研發中心的燈火星星點點。何強想,那些燈火下的人,此刻大概也在為新的可能而興奮吧。而連線這兩處燈火的,正是火窯溝裡這些沉默的、卻即將托起翅膀的金屬。