第280章 材料
方案交上去的第三天，批下来了。
不是正式批文，是周副部长亲自打来的电话。
“楚老，方案我们研究了，原则上同意中等涵道比路线。”
“但有个条件——三年出核心机原型，五年完成地面试验，这个时间节点不能变。”
“尤其是第一年，必须完成关键部件的材料选择和工艺验证。”
电话是打到气象站的。
楚怀远接的，赵四站在旁边，听得一清二楚。
老人掛断电话后，沉默了几秒钟，然后说：“最难的部分来了。”
赵四知道“最难的部分”指什么。
发动机三大难题：气动、结构、材料。
前两个还能靠计算和设计优化，材料却是硬骨头。
尤其是涡轮叶片，要在上千度的高温下，承受巨大的离心力和热应力，还要抗氧化、耐腐蚀。
没有合適的材料，再精妙的设计也是纸上谈兵。
“咱们现在用的高温合金，”
楚怀远在纸上写了个型號，“用到『鯤鹏』上，勉强够用，但寿命和可靠性都不够。”
“必须上新一代的定向凝固合金。”
定向凝固。
赵四记得这个词。
那是几年前，在崑崙基地的一次夜谈中，楚怀远偶然提起的。
老人说，国外正在研究一种新的铸造工艺。
让合金晶粒沿著一个方向生长，形成柱状晶甚至单晶结构，这样能大幅提高高温强度和抗蠕变性能。
当时只是閒谈，现在成了必须跨越的门槛。
“国內有研究基础吗？”赵四问。
“有，但很薄弱。”
楚怀远嘆了口气，“冶金研究院有几个课题组在做，但设备简陋，经费不足，进展缓慢。”
“而且……”他顿了顿，“真正懂这个工艺的老师傅，不好找。”
赵四听出了话外之音。
工艺，不仅仅是理论，更是手上的功夫。
温度控制、凝固速率、晶体取向……
这些细微的参数，书本上写得再清楚，没有实际操作经验，也做不出合格的產品。
他想起了自己八级钳工的本事。
车、铣、刨、磨，这些手艺活讲究的也是手感，是经验，是千百次重复中形成的肌肉记忆。
材料工艺，又何尝不是另一种“手艺”？
“楚老，”赵四说，“我想去趟冶金研究院，见见做这个方向的同志。”
楚怀远看了他一眼：“你去能解决什么？”
“不一定能解决。”
赵四实话实说，“但至少要知道，问题具体卡在哪儿。”
“是炉子不行？是模具不行？还是工艺参数定不准？”
老人点点头：“也好。我写个条子，你明天就去。”
冶金研究院在城北，是个老院子，几栋红砖楼掩在梧桐树后面。
院子很安静，偶尔有穿著白大褂的人匆匆走过，手里拿著试管或记录本。
接待赵四的是个中年研究员，姓孙，戴副黑框眼镜，说话慢条斯理。
他领著赵四走进一间实验室，屋子不大，靠墙摆著台自製的小型真空感应炉。
旁边是模具预热炉，还有一台简陋的拉晶设备。
“这就是我们做定向凝固的设备。”
孙研究员有些不好意思，“都是自己攒的，精度不够。”
“尤其是这个拉晶速度控制，靠手动调节，波动太大。”
赵四凑近看。
炉子很粗糙，真空密封用的是普通橡胶圈，加热线圈绕得也不够均匀。
模具是石墨的，手工打磨，表面粗糙度肉眼可见。
“你们现在能做到什么水平？”他问。
孙研究员从柜子里取出几个样品。
是小拇指大小的试棒，银灰色，表面有纵向的条纹——那是晶粒生长的痕跡。
但条纹不直，有的地方扭曲，有的地方中断。
“最好的时候，能做出柱状晶，但一致性差。”
孙研究员指著其中一个样品，“您看这里，晶界倾斜了，这是拉晶速度不稳导致的。”
“还有这里，有杂晶，是温度梯度不够陡峭。”
赵四拿起一个样品，在手里掂了掂。
很轻，但感觉很脆。
他用指甲在表面划了一下，留下浅浅的白痕。
“强度测试做了吗？”
“做了。比普通铸造合金提高30%左右，但离理论值还差得远。而且……”
孙研究员苦笑，“十炉能有一炉合格，就不错了。”
赵四沉默了。
他想起在红星厂的日子，车一个精密零件。
废品率高的时候，老师傅会一遍遍地调工具机，改参数，直到废品率降下来。
那是手艺人的执著，也是手艺人的尊严。
现在，这个执著要转移到材料上了。
“孙工，”他放下样品，“如果给你们更好的设备——”
“真空度更高的炉子，精度更高的温度控制，更精密的拉晶机构——”
“你们有信心把合格率提上去吗？”
孙研究员眼睛亮了一下，隨即又暗了：
“设备当然重要，但工艺参数才是核心。”
“定向凝固涉及热传导、流体流动、相变……”
“这些过程耦合在一起，变化太多。”
“我们现在是靠试，一炉一炉地试，积累数据。”
“但试错成本太高了，一炉材料就好几百块。”
赵四听明白了。
缺设备，更缺指导试错的理论依据。
就像盲人摸象，摸到哪算哪。
他忽然想起一件事。
在“盘古”计划时期，为了加工特种材料零件，他们建立过一个材料资料库。
里面不仅有各种合金的化学成分、力学性能，还有加工工艺参数。
虽然是针对机械加工的，但热处理的温度曲线、冷却速率这些数据，也许有参考价值。
“孙工，”他说，“我回去找些资料，也许能帮上忙。”
回到盘古工作室，赵四一头扎进档案室。
那是间地下室，潮湿，有霉味。
一排排铁皮柜子，里面是歷年积累的技术资料。
他找到標著“盘古计划-材料”的那几个柜子，打开，灰尘扑面而来。
资料很杂，有手写的实验记录，有列印的测试报告，还有俄文、英文的文献翻译稿。
他搬了个凳子，坐在灯下，一页一页地翻。
要找的是高温合金的热处理数据。
定向凝固本质上也是一种特殊的热处理——控制冷却过程，让晶体按特定方向生长。
翻到第三本笔记时，他停住了。
那是一本牛皮封面的工作日誌，扉页上写著“1964-1965，特种材料加工工艺试验记录”。
翻到中间，有几页专门记录了一种镍基高温合金的“阶梯冷却”试验。
试验目的是为了消除机加工后的残余应力，防止零件变形。
但记录很详细：从1100度开始，以不同速率降温，每降50度保温一段时间，观察组织变化，测试硬度。
记录人赵四並不认识。
那时候他已经离开了“盘古”团队。
虽然字跡有些潦草，但数据清晰：
降温速率在每分钟5度到10度之间时，晶粒尺寸最均匀；
保温时间不足，会出现局部应力集中；
保温时间过长，晶粒会过度长大……
这些数据和定向凝固有什么关係？
不是正式批文，是周副部长亲自打来的电话。
“楚老，方案我们研究了，原则上同意中等涵道比路线。”
“但有个条件——三年出核心机原型，五年完成地面试验，这个时间节点不能变。”
“尤其是第一年，必须完成关键部件的材料选择和工艺验证。”
电话是打到气象站的。
楚怀远接的，赵四站在旁边，听得一清二楚。
老人掛断电话后，沉默了几秒钟，然后说：“最难的部分来了。”
赵四知道“最难的部分”指什么。
发动机三大难题：气动、结构、材料。
前两个还能靠计算和设计优化，材料却是硬骨头。
尤其是涡轮叶片，要在上千度的高温下，承受巨大的离心力和热应力，还要抗氧化、耐腐蚀。
没有合適的材料，再精妙的设计也是纸上谈兵。
“咱们现在用的高温合金，”
楚怀远在纸上写了个型號，“用到『鯤鹏』上，勉强够用，但寿命和可靠性都不够。”
“必须上新一代的定向凝固合金。”
定向凝固。
赵四记得这个词。
那是几年前，在崑崙基地的一次夜谈中，楚怀远偶然提起的。
老人说，国外正在研究一种新的铸造工艺。
让合金晶粒沿著一个方向生长，形成柱状晶甚至单晶结构，这样能大幅提高高温强度和抗蠕变性能。
当时只是閒谈，现在成了必须跨越的门槛。
“国內有研究基础吗？”赵四问。
“有，但很薄弱。”
楚怀远嘆了口气，“冶金研究院有几个课题组在做，但设备简陋，经费不足，进展缓慢。”
“而且……”他顿了顿，“真正懂这个工艺的老师傅，不好找。”
赵四听出了话外之音。
工艺，不仅仅是理论，更是手上的功夫。
温度控制、凝固速率、晶体取向……
这些细微的参数，书本上写得再清楚，没有实际操作经验，也做不出合格的產品。
他想起了自己八级钳工的本事。
车、铣、刨、磨，这些手艺活讲究的也是手感，是经验，是千百次重复中形成的肌肉记忆。
材料工艺，又何尝不是另一种“手艺”？
“楚老，”赵四说，“我想去趟冶金研究院，见见做这个方向的同志。”
楚怀远看了他一眼：“你去能解决什么？”
“不一定能解决。”
赵四实话实说，“但至少要知道，问题具体卡在哪儿。”
“是炉子不行？是模具不行？还是工艺参数定不准？”
老人点点头：“也好。我写个条子，你明天就去。”
冶金研究院在城北，是个老院子，几栋红砖楼掩在梧桐树后面。
院子很安静，偶尔有穿著白大褂的人匆匆走过，手里拿著试管或记录本。
接待赵四的是个中年研究员，姓孙，戴副黑框眼镜，说话慢条斯理。
他领著赵四走进一间实验室，屋子不大，靠墙摆著台自製的小型真空感应炉。
旁边是模具预热炉，还有一台简陋的拉晶设备。
“这就是我们做定向凝固的设备。”
孙研究员有些不好意思，“都是自己攒的，精度不够。”
“尤其是这个拉晶速度控制，靠手动调节，波动太大。”
赵四凑近看。
炉子很粗糙，真空密封用的是普通橡胶圈，加热线圈绕得也不够均匀。
模具是石墨的，手工打磨，表面粗糙度肉眼可见。
“你们现在能做到什么水平？”他问。
孙研究员从柜子里取出几个样品。
是小拇指大小的试棒，银灰色，表面有纵向的条纹——那是晶粒生长的痕跡。
但条纹不直，有的地方扭曲，有的地方中断。
“最好的时候，能做出柱状晶，但一致性差。”
孙研究员指著其中一个样品，“您看这里，晶界倾斜了，这是拉晶速度不稳导致的。”
“还有这里，有杂晶，是温度梯度不够陡峭。”
赵四拿起一个样品，在手里掂了掂。
很轻，但感觉很脆。
他用指甲在表面划了一下，留下浅浅的白痕。
“强度测试做了吗？”
“做了。比普通铸造合金提高30%左右，但离理论值还差得远。而且……”
孙研究员苦笑，“十炉能有一炉合格，就不错了。”
赵四沉默了。
他想起在红星厂的日子，车一个精密零件。
废品率高的时候，老师傅会一遍遍地调工具机，改参数，直到废品率降下来。
那是手艺人的执著，也是手艺人的尊严。
现在，这个执著要转移到材料上了。
“孙工，”他放下样品，“如果给你们更好的设备——”
“真空度更高的炉子，精度更高的温度控制，更精密的拉晶机构——”
“你们有信心把合格率提上去吗？”
孙研究员眼睛亮了一下，隨即又暗了：
“设备当然重要，但工艺参数才是核心。”
“定向凝固涉及热传导、流体流动、相变……”
“这些过程耦合在一起，变化太多。”
“我们现在是靠试，一炉一炉地试，积累数据。”
“但试错成本太高了，一炉材料就好几百块。”
赵四听明白了。
缺设备，更缺指导试错的理论依据。
就像盲人摸象，摸到哪算哪。
他忽然想起一件事。
在“盘古”计划时期，为了加工特种材料零件，他们建立过一个材料资料库。
里面不仅有各种合金的化学成分、力学性能，还有加工工艺参数。
虽然是针对机械加工的，但热处理的温度曲线、冷却速率这些数据，也许有参考价值。
“孙工，”他说，“我回去找些资料，也许能帮上忙。”
回到盘古工作室，赵四一头扎进档案室。
那是间地下室，潮湿，有霉味。
一排排铁皮柜子，里面是歷年积累的技术资料。
他找到標著“盘古计划-材料”的那几个柜子，打开，灰尘扑面而来。
资料很杂，有手写的实验记录，有列印的测试报告，还有俄文、英文的文献翻译稿。
他搬了个凳子，坐在灯下，一页一页地翻。
要找的是高温合金的热处理数据。
定向凝固本质上也是一种特殊的热处理——控制冷却过程，让晶体按特定方向生长。
翻到第三本笔记时，他停住了。
那是一本牛皮封面的工作日誌，扉页上写著“1964-1965，特种材料加工工艺试验记录”。
翻到中间，有几页专门记录了一种镍基高温合金的“阶梯冷却”试验。
试验目的是为了消除机加工后的残余应力，防止零件变形。
但记录很详细：从1100度开始，以不同速率降温，每降50度保温一段时间，观察组织变化，测试硬度。
记录人赵四並不认识。
那时候他已经离开了“盘古”团队。
虽然字跡有些潦草，但数据清晰：
降温速率在每分钟5度到10度之间时，晶粒尺寸最均匀；
保温时间不足，会出现局部应力集中；
保温时间过长，晶粒会过度长大……
这些数据和定向凝固有什么关係？