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長征五號凝聚了鋼鐵行業的哪些巨大成就？

2016年11月3日20點43分，我國目前運載能力最大的火箭——長征五號首次發射圓滿成功！這是我國航天史上又一質的飛躍，大幅提升了我國自主進入空間的能力。中國未來的載人空間站、探月工程三期以及火星探測，都將使用長征五號運載火箭。它是我國目前運載能力最大的新一代運載火箭，也是我國迄今為止研制的最大推力運載火箭，因此之前都被簡稱為“大火箭”。也因為它壯實的體格，而有一個綽號——“胖五”。

長征五號是我國運載火箭升級換代的里程碑，采用全面升級的動力系統，實現了大推力、高可靠、無毒無污染。長征五號的強大推力來自強大的“心臟”，助推級為8臺120噸級液氧煤油發動機，4臺全新研制的氫氧發動機在一級和二級火箭上各裝配了兩臺。在其800多噸的身體里，90%是-252℃的液氫和-183℃的液氧，這已經接近低溫的極限，“冰箭”一名正源于此。

如此大量的使用低溫推進劑，在我國運載火箭的研制歷史上還是頭一次，這對材料的耐低溫性能提出了嚴苛的要求。針對這些特殊需求，中國鋼研的研發團隊對液氧煤油和氫氧發動機熱端部件材料及制造進行了深入的研究。

1.專用渦輪盤材料

中國鋼研某所與設計單位密切合作，針對液氧煤油發動機獨有的苛刻服役條件，獨家發明了液氧煤油發動機專用渦輪盤材料，該合金在保證熱強性的前提下，突破性地解決了超大跨度溫度范圍內工作的問題，解決了在高度富氧環境下合金抗燃燒問題，從而成就了液氧煤油發動機強勁的動力源泉。在此基礎上形成的富氧環境合金選材理論，為其他零部件的選材和材料改進提供了理論依據。

2.復雜熱端部件的制造技術突破

除渦輪盤外，發動機熱端部件包括整體導向器、各類殼體、各類管道、噴嘴、等零部件幾十種，涉及板、棒、餅、絲、無縫管等各類型材，鑄、鍛、軋、焊等多種熱成型工藝。所有材料和零部件通過了多次試車考核，表現出了優秀的服役能力，滿足了我國液氧/煤油及氫氧發動機關鍵材料及部件的需求。

針對我國液氧煤油發動機復雜精密鑄件研制需求，研發團隊開展了計算機輔助精密鑄造技術探索，將三維建模、3D打印、凝固過程數值模擬等先進技術與傳統精密鑄造工藝結合。成功地研制出馬氏體不銹鋼氧泵殼體、煤油泵殼體、氧泵離心輪、煤油泵離心輪、下殼體等部件，通過了長時試車考核，保證了液氧煤油發動機的研制進度。高溫合金整體鑄造渦輪靜子的研制突破了合金設計、精密鑄造、熱等靜壓、熱處理等關鍵技術，成功地通過了液氧發動機試車和試飛考核，成為該部件的唯一供貨單位。

針對氫氧發動機氧泵殼體等鑄件加工合格率低等問題，研發團隊通過系統開展鑄造工藝、熱等靜壓、熱處理、缺陷修復等研究，研制的高溫合金氧泵殼體、渦輪外殼體質量顯著提升，交付產品加工合格率100%，獲得了用戶單位的高度評價，成為批產訂貨的唯一供貨單位。

3.高強不銹鋼及超低溫用鋼

針對超低溫的需求，中國鋼研某所的研發團隊在為液氧煤油發動機研制高強不銹鋼時，專門開發了兩種超低溫用鋼，在液氧溫度下仍具有良好的韌性。

超高強度與高強不銹鋼研究部的研發團隊高效攻克道道難關，研制的系列材料力學性能均達到或超過國際先進材料水平，成功解決了我國液氧煤油高壓補燃發動機關鍵用材從無到有的問題�！笆�一五”期間大運載專題再次針對五種高強不銹鋼的工程化問題進行立項，解決了材料生產和使用過程中暴露的種種問題，制訂了系列國家軍用標準，全面保障高強不銹鋼材料的工程化應用。此外，研發團隊還針對地處低緯度地區的海南文昌航天發射場“高溫、高濕、高鹽霧”的特殊氣候環境，對該種不銹鋼的腐蝕行為和防護措施進行了系統、全面的研究，獲得了設計單位的高度認可，為液氧煤油發動機適應海南文昌基地的發射任務作出了重要貢獻。

4.應用氫氧發動機自鎖閥的永磁環

中國鋼研某所研制的高精度輻射取向永磁環，在溫度穩定性、均勻性顯著提高的基礎上，成功將永磁環表面磁場強度提高20%以上，成功應用于長征五號火箭氫氧發動機自鎖閥。

5.應用于能源伺服、制導系統等磁性合金、磁屏蔽組件

中國鋼研某所研制的彈性、膨脹、磁性合金、磁屏蔽組件等十余項產品，成功應用于長征5號火箭的的能源伺服、制導系統、姿態控制、測量系統等分系統中。是歷年運載火箭應用產品型號最多的一次。

長征五號運載火箭的完美首飛，是我國由航天大國邁向航天強國的重要標志，將帶動整個研制平臺和產業鏈的更新。中國鋼研也將站在歷史的新起點上，立足我國航天事業對材料的新需求，為重載發動機的材料研發做出新的貢獻。