“如果把發動機和飛控設備比作飛機的心髒和大腦，那麽(me) 航空超高強度鋼製作的起落架就是飛機的‘腿腳’。沒有強健腿腳，縱使心髒和大腦再強大，巨人依然站立不起來！”“青年千人計劃”學者、南開大學材料學院教授、博士生導師梁嘉傑對科技日報記者說。

在梁嘉傑等材料科學家看來，隨著中國大飛機等項目的加速推進，國產(chan) 航空超高強度鋼材的研發製造必須迎頭趕上，才能讓國產(chan) 大飛機更穩健地翱翔藍天。

美國300M是世界主流

“川航客機玻璃脫落迫降，落地時由於(yu) 超重滑行，輪胎都癟了，但依然實現了安全著陸，這得益於(yu) 好的起落架，如果沒有好的高強度鋼，這種迫降是致命的。”中國民航大學一位學者告訴科技日報記者。

無論起飛還是降落，起落架都是支撐飛機的唯一部件，尤其是在飛機降落階段，其承載的載荷不僅(jin) 僅(jin) 來自機身重量，還有飛機垂直方向的巨大衝(chong) 力。因此，起落架的材料強度必須十分優(you) 異，一般材料無法滿足這一要求，隻能依靠特種鋼材才行。“頻繁的起降滑行，對起落架的材料可靠性提出了近乎嚴(yan) 苛的要求，可以說起落架用鋼就代表著一個(ge) 國家超高強度鋼的最高水平。”采訪中，專(zhuan) 家如是說。

在航空業(ye) ，大飛機是指起飛總重量超過100噸的運輸類飛機，包括軍(jun) 用、民用大型運輸機和150座以上的幹線客機。每架大飛機的起落架用特種高強度鋼約15噸。因為(wei) 國產(chan) 材料不過關(guan) ，首架C919下線試飛時，起落架用進口材料製作。

梁嘉傑告訴記者，就目前起落架鋼材使用現狀來看，美國的300M鋼使用範圍最廣。300M鋼是1952年由美國國際鎳公司研發，並采用整體(ti) 鍛件製造工藝製造而成，其強度在1900MPa—2100MPa，相當於(yu) 20000個(ge) 大氣壓。迄今為(wei) 止，美國九成以上軍(jun) 民用飛機起落架材料由300M鋼擔綱。

必須翻過純淨度這座“山”

“超高強度鋼可分為(wei) 低合金、中合金和高合金三類，飛機起落架用的鋼材，是典型的低合金鋼，對‘氫脆’很敏感，真空高溫冶煉需要高純淨度。”天津工業(ye) 大學一位研究金屬的教授介紹，鋼鐵等金屬材料原子按照一定的規則排列，被稱為(wei) 晶格，晶格中偶爾有不守秩序的原子會(hui) 站錯隊，發生錯排的地方稱為(wei) 位錯。鋼鐵冶煉凝固過程中，殘留在鋼鐵內(nei) 的氫原子會(hui) 主動尋找位錯，向金屬中缺陷附近不斷集中，到室溫時，原子氫在缺陷處結合成分子氫，從(cong) 而產(chan) 生巨大的內(nei) 應力，使金屬發生看不見的裂紋，也就是“氫脆”。

“從(cong) 原子變分子，氫就如同嘯聚山林的好漢，聚到一起就會(hui) 產(chan) 生很大的破壞力。用於(yu) 製作起落架的超強度鋼最怕這個(ge) 。”該教授形象地說。而記者了解到，美國飛機部件破壞調查分析表明，起落架多數是由於(yu) 表麵應力腐蝕或疲勞裂紋擴展而導致最後斷裂的。

美國的300M鋼采用真空熱處理技術，避免了滲氫，零件表麵光亮，無氧化脫碳、增碳和晶界氧化等缺陷，提高了表麵質量。與(yu) 此形成對比，國內(nei) 用於(yu) 製作起落架的國產(chan) 超強度鋼材有時會(hui) 出現點狀缺陷、硫化物夾雜、粗晶、內(nei) 部裂紋、熱處理滲氫等問題，這些問題都與(yu) 冶煉過程中純淨度不夠有關(guan) 係。

目前，我國的超高強度鋼材研製水準與(yu) 歐洲、俄羅斯相比基本相當或略有優(you) 勢，但在材料創新基礎研究能力，尤其是高純度熔煉技術方麵與(yu) 美國還有較大差距，存在很大提升空間。

“未來，應該重點關(guan) 注提升超強度鋼純淨度。”中國航發北京航空材料研究院研究員、中國工程院趙振業(ye) 院士說，純淨度會(hui) 影響航空器械的“壽命”，也是所有航空超高強度鋼的“命門”，是必須要翻越的山。他打比方說，其影響如同我國的氣候分水嶺秦嶺一樣明顯，翻過秦嶺是四川的濕潤氣候，秦嶺以北是陝西的氣候。航空器關(guan) 鍵構件達到長壽命、高可靠、結構減重，首先要過了純淨度關(guan) ，然後才能談抗疲勞性等金屬材料的其他特性。

部分技術還停留在實驗室階段

全球航空航天材料市場預計到2022年將達到258億(yi) 美元，這是一個(ge) 快速增長的龐大市場，目前高端新材料基本上被美國和歐洲壟斷著。根據測算，我國高溫合金行業(ye) 長期處於(yu) 供不應求的狀態，年市場缺口近1萬(wan) 噸。

一代材料技術，一代航空裝備。“在大型飛機結構性關(guan) 鍵部件用鋼方麵，我國整體(ti) 水平基本上可以滿足國防軍(jun) 工、裝備製造、國民經濟發展要求，但與(yu) 國際先進水平相比，仍存在較大差距。尤其在航空（航天）用高溫合金方麵，我國仍處於(yu) 跟跑階段。不過客觀上講，我國研製和生產(chan) 水平與(yu) 先進國家的差距正在縮短。”中國鋼鐵研究總院副院長杜挽生說，航空用高純度單晶高溫合金，發達國家已經實現了四代技術的應用量產(chan) ，而國內(nei) 隻到了第二代，三代、四代技術仍在持續的攻堅中。

今年5月14日上海航展上，寶鋼特鋼有限公司研製生產(chan) 的300M超高強度鋼露麵，這意味著在C919後續機型上，起落架有望在確保安全的前提下實現國產(chan) 化替代。但有鋼鐵冶金業(ye) 內(nei) 人士告訴記者，大飛機用的超強度鋼材完全國產(chan) 化這一過程還有一段很長的路要走。國內(nei) 高性能鋼鐵部分製造技術，尤其是新一代數字化和智能化控軋控冷技術、先進熱處理技術、變截麵軋製技術、溫度梯度軋製技術、高精度軋製技術，我們(men) 與(yu) 美國、日本還有不小的差距，有的還停留在實驗室層麵，超高強度鋼材實現完全國產(chan) 化，還要加強科研。