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      高超音速飞行器包括弹道导弹、拦截导弹、巡航导弹、机动再入飞行器、跨大气层飞行器等。它们采用的超音速冲压发动机被认为是继螺旋桨和喷气推进之后的“第三次动力革命”……传统粉末冶金方法采用微米级元素粉末混合,原始粉末的纯度、粒度、晶粒度、均匀性等对制备高性能钨合金起着决定性作用。再加上传统粉末混合存在粉末成分不均匀、烧结活性差,导致传统钨基复合材料存在强韧性和组织均匀性差的问题。而范景莲却设想金属元素实现原子、分子级的原位复合。

 

灵光乍现
      范景莲的研究成果通过技术和装备集成创新,研制出系列新型高性能钨基复合材料和超大尺寸钨材,形成了多种规格和品种的产品,被广泛应用于航空航天、武器装备.原子能等国防工业领域和微电子信息、电气工程、机械加工等尖端技术领城。为保障国家安全做出了重要贡献;超大规格钨材在国内11家企业推广应用,同时产品出口国外,提升了我国的核心竞争力。
      经南京理工大学科研人员多次试验证明,在相同发射药量的情况下,细晶弹的侵彻深度较普通钨合金穿甲弹提高了33%至39.5%,穿孔直径减小了5.8%,产生了和贫铀穿甲弹一样的“自锐化”效应,这为最终取代贫铀合金穿甲弹指出了一条光明的道路。细晶化钨合金技术也同样适合于破甲弹杀伤威力的提高,据资料披露,其研制的高致密、高延展性的高毁伤钨-铜纳米超细晶破甲药型罩材料,其静破甲深度提高了20%至31%,被用户评价为“性能远超国内外水平”。而在高超音速飞行器的材料问题上,范景莲更是在全世界创新性地提出了微纳复合的概念。
      一次,一篇有关杂交水稻的报道让范景莲灵光乍现,如果用超高温陶瓷材料和难熔金属实现“微纳复合”,是不是可以像杂交水稻一样,实现双方优势互补,既有陶瓷的高熔点、低密度等特性,又拥有金属的延展性呢?这样的想法比范景莲之前提出的纳米技术细晶化钨合金更为大胆,因为把“金属+陶瓷”形成复合材料在国际上都还没有人进行尝试。

为国家服务
      范景莲教授说:咱们的常识要成为社会、国家的财富,为咱们的国家服务,占据一个世界领先的位置。因为这两样一个是有机材料,一个是无机材料;一个导电导热,一个不导电导热;一个可延展,一个没有延展性,可谓根本没有“复合”的基础。经过层层的试验,在2012年材料样件刚刚面世的时候,当时由于没有企业可以加工量产新型材料,范景莲团队决定自己加工生产,团队一共“众筹”100万元,在长沙麓谷租借一处民房,买来一台普通车床自己进行加工。
       每天晚上,范景莲带着学徒席地而坐,一边看设备说明书,一边摸索操作,逐渐掌握诀窍,做出简单样品。而要做出复杂零部件,还需要一台价值两三百万元的五轴五联动数控车床,在原长沙机床厂厂长的指点下,范景莲先买一台三轴的,然后再买轴组装,这样就只需要花三四十万元。
      在经历了重重困难之后,她的团队终于研制出“轻质难熔金属基复合材料”,高温强度提高5倍以上、密度降低一半,这种微纳复合轻质难熔金属基复合材料实现了难熔金属高温强韧、轻量化和抗烧蚀一体化设计,其高温强度比现有超高温难熔金属提高5倍以上,密度降低1/2;经风洞和发动机反复考核,材料无破坏、近零烧蚀,可实现空气中超高温环境下的长时间抗烧蚀、抗冲刷、抗高过载冲击。范景莲称,这款材料就像水泥和鹅卵石的搭配,鹅卵石就相当于陶瓷颗粒,水泥就相当于难熔金属,在高温下颗粒将难熔金属固定下来。

填补世界空白
      2014年,范景莲带着一批一直从事新材料研究的博士、硕士、工程人员,在宁乡高新区管委会的扶持下创建长沙微纳坤宸新材料有限公司,2017年实现批量生产,完成3大类产品的军工鉴定与定型,
      范景莲的轻质难熔金属基复合材料经过实验,能经受3000℃以上的高温,可以满足我国超高音速飞行器在大气层内以5到20倍音速飞行数小时的苛刻要求。可以说范景莲世界首创超高温陶瓷材料和难熔金属实现“微纳复合“,实现了难熔合金的轻量化和近零烧蚀,为航空航天重大工程、超高速飞行器、国家高新工程提供了一种极为关键的超高温材料,填补了世界空白,做到了世界领先水平,而这种材料也被称为“范纳米”。我国在超高音速飞行器研制上也成功领先了全世界。
      这种材料研制出来的飞行器核心部件,在5倍音速以上也就是通常1700米/秒速度的飞行过程中,不会受到空气摩擦以及高温气流的破坏,为高超音速飞行器的任务飞行轨迹提供有效保证。
      2019年,范景莲的企业已经成为航空航天、国防军工和兵器船舶领域多个型号产品的唯一供应商。范景莲的成果不仅将被运用于高超音速飞行器上,如今还被拓展应用于空空导弹、空地导弹的高能固体火箭发动机,满足了火箭发动机在大推力、高动压、耐3000℃以上的强抗冲刷、抗冲击和抗烧蚀性能要求,成为多项国家重大高新工程和型号的关键高温部件唯一材料。其中,研制开发的耐高温烧蚀复合喷管和空地导弹发动机飞行喷管已通过用户单位组织的产品鉴定,应用于新一代歼16、歼20战斗机配套的远程、超远程空空导弹、空地导弹上,为大幅提高我军战斗力做出了突出贡献。
据今日头条 胖福的小木屋整理

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