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2017年1月9日,在北京人民大會堂舉行的2016年度國家科學技術獎勵大會上,海軍工程大學動力工程學院蒸汽動力教研室主任楊自春教授,憑借研制的“艦船新一代高溫熱防護材料和技術”榮膺國家科技進步獎二等獎。
那一刻,距他開展相關研究已過去了整整20年。
那一刻,并不是楊自春最享受的時刻。他最享受的時刻,用他自己的話說,就是“挑戰(zhàn)不可能”。
研發(fā)耐火磚,是楊自春挑戰(zhàn)“不可能”的其中一個。別小看這微不足道的耐火磚,作為一種鑲嵌在艦船鍋爐內(nèi)壁的耐火隔熱材料,要經(jīng)受熊熊大火的炙烤,一旦受損坍塌,戰(zhàn)艦就會立刻喪失動力無法航行,且在短時間內(nèi)難以修復。而當時,我國多數(shù)艦艇的耐火磚依賴進口,裝備保障受制于人。
事關重大,有關部門把自主研發(fā)新型耐火磚的“死任務”下給了楊自春所在的教研室。當時剛滿30歲的楊自春像鉚足了勁的發(fā)條,開始日夜奮戰(zhàn)。
艦用鍋爐在工作過程中,爐膛內(nèi)溫度超過1800攝氏度。耐火磚要在很小的厚度范圍內(nèi),使迎火面1800攝氏度的高溫傳到背火面時低于300攝氏度,并且能抵抗住內(nèi)部氣流、火炮射擊、導彈發(fā)射和大風浪航行形成的強烈振動和沖擊,否則鍋爐的鋼鐵外殼就可能發(fā)軟變形。
這樣的耐火磚,該選什么樣的材料?楊自春查閱大量文獻資料,遍訪國內(nèi)知名的耐火材料研究院所和廠家,最后將目光鎖定在一種新型陶瓷材料上。
這種陶瓷材料既要具有耐熱性好、使用壽命長的優(yōu)點,又要彌補陶瓷本身韌性差的缺陷,這就必須加入20余種其他配料。這20余種配料加多少?怎么加?成為擺在楊自春面前一道急需攻克的難題。
楊自春以材料學知識為基礎,制定了9類陶瓷材料配方和100多個對比試驗方案。材料從送進爐膛預熱到燒制成品要一個星期,楊自春和戰(zhàn)友們把鋪蓋卷搬到了實驗室。
爐膛內(nèi)是1000多攝氏度的高溫,經(jīng)過幾層隔熱后,在外面觀察仍有七八十度,像蒸桑拿一樣。在這種極其惡劣的試驗環(huán)境下,他們不間斷地觀察記錄。成品出爐后還要應用測試儀器對各項性能指標逐一進行測試、分析、計算,爾后對材料配方進行修改完善。前后歷時一年多,新型陶瓷材料的配方最終得以確定。
配方解決了,工藝怎么辦?楊自春創(chuàng)造性地提出“梯度密度”的概念,利用新技術、新工藝,做出的新型耐火陶瓷樣品,耐火和隔熱性能均有了顯著提高。
做出樣品,只是萬里長征走出第一步。從樣品到實裝,還需要進行大量的陸上試驗。經(jīng)過反復測試,陸上試驗合格。楊自春又馬不停蹄地趕往某驅(qū)逐艦支隊,進行海上性能考核試驗。
成功了!那天,在全工況、高負荷測試中,耐火磚“爭氣”地表現(xiàn)出了優(yōu)異的物理性能。該成果一舉解決了國內(nèi)數(shù)十年未突破的技術難題,并最終在海軍艦艇上得到廣泛應用。
來不及享受成功的喜悅,楊自春又向“超高溫高抗熱震耐火材料”這座科技高峰發(fā)起了沖鋒。前后歷經(jīng)7年,楊自春終于研制出了超高溫高抗熱震陶瓷材料,這種材料的高溫耐壓性能比進口材料提高了一倍,價格卻只有國外產(chǎn)品的六分之一,更重要的是避免了重點武器裝備受制于人。
【專家小傳】 楊自春,1967年9月出生,海軍工程大學動力工程學院蒸汽動力教研室主任、教授、博士生導師,入選“新世紀百千萬人才工程”國家級人選,軍隊高層次科技創(chuàng)新人才工程“領軍人才”培養(yǎng)對象,先后主持完成國家、軍隊重大科研任務30余項,成功研制出艦用6大類10型耐火陶瓷材料、7型超高溫涂料,解決了長期困擾艦艇設計、維修和使用的重大技術難題,多次獲得國家和軍隊獎項。
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