开拓创新——高温合金的突破之路

杨召文

初心如磐，奋楫笃行。作为我国高温合金领域的探索者，即便前路荆棘密布，也阻挡不了周亦胄的开拓进取之心。或许正是这份择一事，终一生的执着，让他在这个领域成绩斐然。

爱国敬业的周亦胄，承担完成了国家科技重大专项、国家大飞机材料专项、国家重大工程攻关等国家级项目以及省部级项目20余项。在高温合金型号研制、合金冶炼、叶片精密铸造、增材制造与修复再制造、废料回收再利用的工程技术研发与生产等领域，都有其奋斗的身影。为国防装备建设与国民经济发展做出了一系列实质性贡献。

行稳致远的耕耘者

“不要因为眼前的困境就忽略了远处的光。”在未知的世界里探索，要耐得住寂寞，抵得住严寒，唯有走过暗自努力的时光，才能看到前行的路。周亦胄的高温合金探索亦是如此。

身负凌云志，奋烈自有时。作为中国科学院金属研究所（以下简称金属所） 的研究员，周亦胄将全部的精力都放在了科研探索中。

为解决高温合金的均质性与纯净度问题，他带领团队经过反复实验，攻克了重重技术难关，最终发明了高温合金均质高纯化冶炼技术。该技术将合金主元素含量精确控制到0.05%以内，微量元素含量控制到0.01%以内，氧、氮、硫杂质元素总量控制到7ppm以下，硫含量可降低到0.5ppm以下，达到了国际先进水平。

与此同时，建成了高温合金规模化生产平台，使金属所成为我国三大铸造高温合金生产基地之一。近5年来，已为我国20余种重要航空发动机和燃气轮机提供优质高温合金2800余吨，产值12亿元，其中10余种合金为唯一合格供应方，获得了国家与行业高度认可。

国家的需求，研究的方向。针对现有高强高温合金不适合增材制造的难点，周亦胄与其团队研发出三种增材制造与修复再制造专用高温合金，合金力学性能优于国际上报道的增材制造高温合金，居于国际领先水平。搭建了增材制造高温合金粉末小批量制造平台，所得粉末已通过发动机试车考核，是我国重要型号发动机首选的增材制造用高温合金。掌握了单晶叶片单晶组织的激光修复与再制造技术和复杂结构高温合金构件的增材制造技术，所得构件已通过相关考核。

值得关注的是，高温合金主要应用于航空发动机、燃气轮机、核电、汽车、航天等领域。未来，随着工业现代化的不断加速，它将走向更多的应用场所。目前，我国高性能高温合金需求的增加主要来自于航空发动机和燃气轮机，而周亦胄的诸多研究成果正是在这样的需求下诞生的。

比如，他率领团队研发的20余种高性能高温合金，不仅形成了普通铸造、定向铸造、第一、二、三、四、五代单晶高温合金的完整铸造高温合金体系，使金属所成为全世界铸造高温合金体系最完整的单位，其成果还在我国重要型号航空发动机与燃气轮机中广泛应用，为我国重大动力装备的研制与生产提供了关键材料保障。

不忘初心的探索者

自主研发，才能不受制于人。奋斗在探索前线的周亦胄对此深有感触。而单晶叶片的研发，就是以自主研发实现“人有我有”的技术见证。

那时的中国，由于缺少对单晶铸造缺陷形成机制的深入认识，导致单晶叶片铸件的合格率极低，而一些使用新型合金铸造的复杂结构单晶叶片，甚至不能铸造。为了实现从0到1的转变，周亦胄披荆斩棘，砥砺前行。

针对单晶叶片凝固缺陷形成机制的基础科学研究，周亦胄查阅了与之相关的国内外文献，整理出大量的实用信息，并在此基础上，设计出科学合理的实验方案，实验过程中为了全面、快速地掌握第一手实验结果，他坚持深入一线进行模具设计、蜡模组合、型壳制备、铸造实验、样品制备以及观察分析。完成实验室研究后，他又深入到叶片制造现场进行更为全面的小批量生产性验证。从理论到实验再到生产，他们提出了多项工程上行之有效的铸造缺陷控制措施，形成了一套单晶叶片规模化制造的全流程控制技术。

9种不同合金、15种不同发动机、20余种不同类型单晶叶片的成功研发，让中国的单晶叶片制造实现了极大的进步，为进一步应用提供了强大的技术支撑。

与此同时，他还建立了具有自主知识产权的单晶叶片制备平台，使金属所成为我国单晶叶片技术创新与新品研发的重要基地，开发的单晶叶片制造技术推广应用到我国多个重要的叶片精密铸造企业，推动了我国单晶叶片制造技术快速发展。

在研发出单晶叶片制备技术后，周亦胄没有停下探索的脚步，这一次，他将探索放在了废料循环利用领域，为了缓解高昂材料价格给我国航空发动机单晶叶片制造带来的巨大压力，他提出了从高温合金废料中回收再利用稀贵金属元素的思路。

高温合金叶片铸造过程中产生出的废料常高达总用料的70%。单晶高温合金材料的基体为镍元素，其中含有铼、釕、钽、钨、钼、钴等稀有贵重金属。

“如果能从废料中进行提取，单晶叶片的制造压力将得到极大的缓解。”于是，他通过探索，研发出高温合金废料的湿法冶金分离提取技术，实现了从合金废料中分离回收铼、钌、钽、钨、钼等稀贵元素的循环利用，并制备出5N级高纯金属铼产品，其痕量元素含量总和低于10ppm，氧含量低于60ppm，氮和氢含量低于10ppm，达到国际非常高水平，完成了高温合金废料到再生高温合金的循环使用。而镍钴回收产物则应用于三元电池材料，实现了战略金属元素的高效、高值、高端化应用。同时，还建成了稀贵金属分离与提纯产业化平台，每年可为高温合金生产提供2吨以上高纯铼锭，形成了完整的高温合金工程技术链条。

不积跬步无以至千里。科研探索从来都不是一蹴而就的。周亦胄丰富的知识底蕴，强大的创新研发能力，让他在高温合金领域，硕果累累。未来的他，将继续行而不辍，履践致远，继续用人无我有，人有我优的探索精神，铺设高温合金的未来之路，继续用更多的科研成果，助力我国先进动力装备制造技术的发展。