2021年11月10日 讲故事
诺亚方舟
上帝看见人类已经彻底的败坏，到处显出他们的丧德败行，就对挪亚说：“人类的结局到了，因为他恶贯满盈，所以，我要把他们跟大地一起毁掉。你要为自己用柏木建造一只方舟，里面要有舱房，而且，内外都要涂上沥青。你建造的舟要长四百五十尺，阔七十五尺，高四十五尺。船顶要有高十八寸透光的窗，门开在船的侧面，全船要分为上、中、上三层。”
“看吧，我要使洪水在地上泛滥，淹没地上的一切生物，毁灭他们。但我要跟你立约，你和你的妻儿媳妇都可以一同走进方舟。在每一种动物之中，你要把雌雄一对的带进方舟，保存我们的生命。还有，各种飞鸟、牲畜和爬行的生物，都要按种类、每样一对地带进方舟去，保存它们的生命。你还要为自己带备各种食物，贮存起来作粮食。”挪亚就照着上帝所吩咐的，把事情全部办好了。
主对挪亚说：“你和你一家都进方舟去吧!因为在这世代当中，只有你在我眼中是正直的。你要同带洁净的动物每样七对，不洁净的动物每样一对，空中的飞鸟也各带七对，这样是叫它们将来可以在地上繁殖。因为七天以后，我就要四十昼夜不停地往地上降雨，毁灭我亲手所造的一切生物。”
凡上帝所吩咐的，挪亚都依言办好了。洪水泛滥的时候，正是挪亚六百岁的那一年。挪亚和他的妻儿媳妇都进了方舟，躲避洪水。洁净的动物和不洁净的动物、飞鸟和地上的一切爬行生物，都像上帝所吩咐的一样，一对一对走进了挪亚的方舟。
这样过了七天，洪水就开始泛滥在地面了。就是在挪亚六百岁那一年的二月十七日那天，所有地下的水泉和洪流涌溢开来，天上的水源也敞开了。雨倾盆般的倒在地上，在四十昼夜之久。在那天，挪亚和他儿子闪、含、雅弗，还有挪亚的妻子和三个媳妇，都进了方舟。所有的野兽、牲畜和各样的地上爬行的生物、 飞鸟都按着种类，一对一对地走进了挪亚的方舟。之后，上帝就为他们关上了门。
洪水在地上泛滥了四十天，水不断地往上涨，把方舟也漂了 起来。洪水来势汹汹，淹盖大地，方舟却安稳地漂浮在水面上。 水势愈来愈大，把地面各上的高山都淹没了。最后，水面比山岭还要高出二十二尺。世界上所有的生物，包括飞鸟、牲畜、野 兽、爬行的动物，以及人类都死了。在陆地上所有用鼻孔呼吸的 生灵全都死了。主就这样毁灭了地上所有的生物，包括人、动物、地上的爬虫，以及空中的飞鸟，只剩下挪亚和那些跟他同舟 的人和动物了。洪水淹盖大地共达一百五十天之久。
灾难消散：
上帝顾念挪亚和舟里的人和动物，就使强风吹扫大地，水便逐渐消退了。地上的洪流和天上的水源都关闭，雨也停了。于是，这样过了一百五十天，水势慢慢退下去了。到了七月十七日，方舟终于停搁在亚拉腊山上。水继续消退，直到十月。在十月一日那天，高山的顶端都露出来了。
又过了四十天，挪亚打开方舟的窗子，放出一只乌鸦，它一直在空中盘旋，等候地面的水干了才好停。后来，挪亚再放出一只鸽子，用它来试一试水退的情形，可惜遍地仍然是水，鸽子找不到歇足的地方，就只有飞回方舟来了，挪亚就伸手把鸽子接过来，把它带进方舟去。
又过了七天，挪亚再把鸽子放出去，到了黄昏，鸽子飞回来，嘴里衔着一片刚扯下来的橄榄叶，挪亚便知道水已经退了。再过七天，他又放出鸽子，这次鸽子不再回来了。
挪亚六百零一岁的那年一月一日那天，地上的水都退干了。挪亚开门观望，地上的水退净了。到了二月二十七日，大地全干了。于是，上帝对挪亚说：“你和妻儿媳妇可以出舟来了。你要把和你同在舟里的所有飞鸟、动物和一切爬行生物都带出来，让它们在地上繁殖滋长吧。 于是，挪亚全家和方舟里的其他所有”生物，都按着种类出舟来了。
挪亚筑了一座坛，把各种主认为洁净的动物和雀烧献给上帝。上帝嗅到这燔祭的香气，心里就说：“我再不会因为人的缘故咒诅这地，虽然人从小就心存恶念，但我再也不会像先前一样毁灭一切生物了。大地一息尚存，春播秋收，夏热冬寒，白昼黑夜，必定循序不息。”
诺亚方舟
上帝看见人类已经彻底的败坏，到处显出他们的丧德败行，就对挪亚说：“人类的结局到了，因为他恶贯满盈，所以，我要把他们跟大地一起毁掉。你要为自己用柏木建造一只方舟，里面要有舱房，而且，内外都要涂上沥青。你建造的舟要长四百五十尺，阔七十五尺，高四十五尺。船顶要有高十八寸透光的窗，门开在船的侧面，全船要分为上、中、上三层。”
“看吧，我要使洪水在地上泛滥，淹没地上的一切生物，毁灭他们。但我要跟你立约，你和你的妻儿媳妇都可以一同走进方舟。在每一种动物之中，你要把雌雄一对的带进方舟，保存我们的生命。还有，各种飞鸟、牲畜和爬行的生物，都要按种类、每样一对地带进方舟去，保存它们的生命。你还要为自己带备各种食物，贮存起来作粮食。”挪亚就照着上帝所吩咐的，把事情全部办好了。
主对挪亚说：“你和你一家都进方舟去吧!因为在这世代当中，只有你在我眼中是正直的。你要同带洁净的动物每样七对，不洁净的动物每样一对，空中的飞鸟也各带七对，这样是叫它们将来可以在地上繁殖。因为七天以后，我就要四十昼夜不停地往地上降雨，毁灭我亲手所造的一切生物。”
凡上帝所吩咐的，挪亚都依言办好了。洪水泛滥的时候，正是挪亚六百岁的那一年。挪亚和他的妻儿媳妇都进了方舟，躲避洪水。洁净的动物和不洁净的动物、飞鸟和地上的一切爬行生物，都像上帝所吩咐的一样，一对一对走进了挪亚的方舟。
这样过了七天，洪水就开始泛滥在地面了。就是在挪亚六百岁那一年的二月十七日那天，所有地下的水泉和洪流涌溢开来，天上的水源也敞开了。雨倾盆般的倒在地上，在四十昼夜之久。在那天，挪亚和他儿子闪、含、雅弗，还有挪亚的妻子和三个媳妇，都进了方舟。所有的野兽、牲畜和各样的地上爬行的生物、 飞鸟都按着种类，一对一对地走进了挪亚的方舟。之后，上帝就为他们关上了门。
洪水在地上泛滥了四十天，水不断地往上涨，把方舟也漂了 起来。洪水来势汹汹，淹盖大地，方舟却安稳地漂浮在水面上。 水势愈来愈大，把地面各上的高山都淹没了。最后，水面比山岭还要高出二十二尺。世界上所有的生物，包括飞鸟、牲畜、野 兽、爬行的动物，以及人类都死了。在陆地上所有用鼻孔呼吸的 生灵全都死了。主就这样毁灭了地上所有的生物，包括人、动物、地上的爬虫，以及空中的飞鸟，只剩下挪亚和那些跟他同舟 的人和动物了。洪水淹盖大地共达一百五十天之久。
灾难消散：
上帝顾念挪亚和舟里的人和动物，就使强风吹扫大地，水便逐渐消退了。地上的洪流和天上的水源都关闭，雨也停了。于是，这样过了一百五十天，水势慢慢退下去了。到了七月十七日，方舟终于停搁在亚拉腊山上。水继续消退，直到十月。在十月一日那天，高山的顶端都露出来了。
又过了四十天，挪亚打开方舟的窗子，放出一只乌鸦，它一直在空中盘旋，等候地面的水干了才好停。后来，挪亚再放出一只鸽子，用它来试一试水退的情形，可惜遍地仍然是水，鸽子找不到歇足的地方，就只有飞回方舟来了，挪亚就伸手把鸽子接过来，把它带进方舟去。
又过了七天，挪亚再把鸽子放出去，到了黄昏，鸽子飞回来，嘴里衔着一片刚扯下来的橄榄叶，挪亚便知道水已经退了。再过七天，他又放出鸽子，这次鸽子不再回来了。
挪亚六百零一岁的那年一月一日那天，地上的水都退干了。挪亚开门观望，地上的水退净了。到了二月二十七日，大地全干了。于是，上帝对挪亚说：“你和妻儿媳妇可以出舟来了。你要把和你同在舟里的所有飞鸟、动物和一切爬行生物都带出来，让它们在地上繁殖滋长吧。 于是，挪亚全家和方舟里的其他所有”生物，都按着种类出舟来了。
挪亚筑了一座坛，把各种主认为洁净的动物和雀烧献给上帝。上帝嗅到这燔祭的香气，心里就说：“我再不会因为人的缘故咒诅这地，虽然人从小就心存恶念，但我再也不会像先前一样毁灭一切生物了。大地一息尚存，春播秋收，夏热冬寒，白昼黑夜，必定循序不息。”
研制“胖五”心脏内这个不起眼的零件，科学家竟花费了12年
蒙蒙娱速递关注 2021-10-27 12:51
大图模式
长征五号B型运载火箭是我国目前近地轨道推力最大的运载火箭，氢泵叶轮是火箭液氢液氧发动机的核心关键部件，研发难度极大，不仅因为它的工作环境苛刻，还因为它的铸造强度比较低。使用粉末冶金成形的工艺方法，更加节省材料，可以承担较高的转速，并且更为可靠。什么是粉末冶金成形？粉末叶轮怎么做？他们如何助力长征五号首飞？
出品：格致论道讲坛
以下内容为中科院金属研究所研究员徐磊演讲实录：
我今天给大家分享的主题是“氢泵叶轮攻关记”。
大图模式
这张照片我们一定不太陌生，这是我国目前近地轨道推力最大的运载火箭：长征五号B型运载火箭。
在火箭液氢液氧发动机的心脏部位，有一个至关重要的核心部件，就是图片中画红框的位置。
为了这个核心关键部件，我和我的团队用了大概12年的时间，才把它研制成功，这个零件就叫“氢泵叶轮”。
我们首先看一下氢泵叶轮的工作环境和工作地点。
大图模式
左图是它工作在液氢液氧发动机的氢涡轮泵中，红圈的部位就是氢泵叶轮的工作地点。
右图是我们现在做的给长征五号配套的XX-77和XX-75D的氢泵叶轮。
它看起来不是那么大，怎么研制起来难度这么大，用了十几年的时间？
我们先要看一下它的工作环境。
氢泵叶轮工作在氢涡轮泵中，也就是液氢的环境中，是零下253度。
它的作用是将火箭体内大量低温低压的液态氢气高速输送到燃烧室中，与燃烧室中的液态氧气爆炸混合，对火箭产生推力。
如果想在短时间内将液态氢气输送到燃烧室中，叶轮的转速达到每分钟35000转。
在如此高的转速下，它的轮缘线速度达到每秒430米，这是什么概念呢？
声音的速度是每秒340米，它比声音的速度还要快。
为了更形象地介绍氢泵叶轮的工作环境到底有多么苛刻，我举一个例子。
2012年，我针对这个问题，向当时长征五号火箭的副总师王维彬请教。王总告诉我，液氢经过氢泵叶轮加压以后，泵后压力达到16.5兆帕。
这就意味着氢泵叶轮要在短时间内将液氢输送到两万多米的高空，也就相当于三个珠穆朗玛峰的高度。
这么严苛的使用环境，除了要求材料在低温下有很好的强度外，还要保证它能够平稳稳定地运转。
这就和汽车动平衡比较类似，如果汽车车轮动平衡不好，会带来几个问题：第一，方向盘抖动；第二，车轮抖动；第三，轮胎异响，可能还会翻车。
因为火箭发动机氢泵叶轮是输送动力的，如果它运转不平稳，火箭会因瞬间丧失动力而坠毁，这个恶果非常可怕。
大图模式
长征五号运载火箭研制初期，氢泵叶轮采取传统的精密铸造的方式来制备，但精密铸造有它本身难以克服的“缩孔、疏松”的铸造缺陷。
另外，它的铸造强度比较低，材料如此高强度地运转，经常会出现掉块的现象。
大图模式
如同照片中的红色部位，叶轮做完实验后，叶片掉一块，边缘也掉一块。
有时掉块恰好会堵住燃料管道，有一次堵住管道后把发动机试车台都烧红了，险些造成爆炸，酿成重大的安全事故。
此外，我们采用工业CT对叶轮的叶片进行了探伤，我们发现，它有一些“缩孔、疏松”的铸造缺陷。
这种缺陷在高速旋转的过程中，会给用户带来很大的安全隐患。
粉末冶金成形
用户一直为氢泵叶轮头疼，因为铸造叶轮出现这么多问题，就想着能不能采取一种新的成形工艺方法解决这个问题。
这个答案是肯定的。
因为早在上世纪八九十年代，美国和俄罗斯这种航天强国，他们也发现铸造叶轮存在安全隐患，纷纷采用粉末冶金成形的方式制造了氢泵叶轮，并获得了很好的效果。
大图模式
什么是粉末冶金成形？
简单地说，粉末冶金是精密铸造的升级版。
精密铸造采用的原材料是熔融的金属液体，它的成形方式是这样的：把金属液体熔化后，浇铸到预先制备的模壳中，模壳一般都是陶瓷材料所做的，金属液体在模壳中逐渐凝固，形成铸造合金，最后把模壳敲掉，得到精密铸件。
而粉末冶金采用的原料是松散的粉末颗粒，是将粉末填充到模具中，模具通常用术语，叫做“包套”。
包套的作用是容纳变形，紧接着松散的粉末颗粒在高温高压下发生烧结，致密化形成一个致密的粉末合金，最后再将包套去除掉，就得到了粉末零件。
大图模式
粉末冶金既然在国际上有这么多应用，美国和俄罗斯都纷纷采用这个方式制备氢泵叶轮，那么它有什么好处呢？
第一，省料。
大图模式
左上角是我们为航天用户做的一个盘件，我们的毛坯重量不到20公斤。
这个盘件交给用户后，用户再简单地加工几个安装边，打几个孔，就可以投入使用了，时间不超过一周。
而采用传统的铸造加锻造方式，第一个问题是费料。
这个毛坯的重量是150公斤，150公斤的毛坯交付给用户后，还要经过将近60天，也就是两个多月的精加工，然后上五轴加工中心铣出零件。
此外，由于这个饼子是锻造出来的，轮盘的边缘和中心还存在一些性能的差异，会在使用中带来安全隐患，用户也是不满意的。
另外，最重要的一点，粉末合金有一个无可比拟的天然优势，就是材质均匀、成分均匀。
下面这两张图是采用X射线三维成像技术得到的，就是对粉末合金的成分和锻造合金的成分进行切片扫描。
大图模式
图中色差变化不大的，就说明它的成分均匀、材质均匀性好。
右图是锻造的，可以发现黑色和白色的亮暗不同的条带，说明成分是不均匀的。
这种不均匀的材质如果是一个转动件，在转动过程中有很大的安全隐患，所以这就是粉末合金的另外一个优点。
我国是从什么时候开始研制粉末冶金成形部件，特别是粉末氢泵叶轮这个零件的呢？
我所在的金属研究所钛合金研究部，一直在持续追踪国际上先进钛合金的发展方向。
2005年，我们在国家的支持下，建成了国内第一台洁净雾化的钛合金制粉设备。
很有幸，2008年，我们承接了国家长征五号叶轮粉末冶金氢泵叶轮的研制项目，也就是从12年前，我国正式开始粉末冶金氢泵叶轮的研制工作。
大图模式.
这台设备的作用，就是将右上角那块红布上放的致密的合金锻棒变成松散的合金粉末，就是预合金粉末。
粉末合金的制备
有了粉末后，我们就去制备粉末合金。我们要进行性能摸底，我们制备的粉末合金究竟能不能达到用户的使用要求？
粉末合金的制备分为以下几个部分。
第一，要制备包套。包套的英文单词是capsule，就是胶囊的意思。
大家都吃过感冒药，感冒胶囊外面有一层皮，里面是松散的药的粉末，而我们这个就是金属胶囊。
我们要将金属做成一个胶囊的形状，然后把金属颗粒，填充到包套即胶囊中去。
第三步就是对包套进行封装除气，然后进行最重要的一步：热等静压。
热等静压的目的是将松散的粉末变得致密化，最后得到致密的粉末合金。
大图模式
小朋友有可能会想，这个是不是在折腾啊？刚才刚把致密的棒料变成松散的粉末，现在又把松散的粉末压成了致密的棒料，这么折腾到底是为了啥？
第一，可以让它的材质更加均匀。第二，提高性能。
粉末冶金的环节非常多，而且影响因素也非常复杂，举两个影响工艺的最重要的环节。
一个是粉末填充，因为必须填充到一定的致密度，保证其稳定，才能保证后面工序的进行。
影响填充的一个最重要的因素就是粉末粒度，即粉末颗粒的大小对它到底有什么影响。
大图模式
左图就是洁净的雾化制粉机制备的粉末颗粒，它呈现一个完美的球形，但它是大大小小的球。
它的平均粒度大概是100个微米，就是两根或一根头发丝那么粗。如果要把这些松散的粉末填充到包套或模具中不太容易。
右上角的图是一个圆柱形的包套，靠重力加以振荡，基本上是能够进去的。
但是像右下角的图，它有很多流道，还有一些浇口、冒口以及补缩机构，这样填充起来就比较困难。
它不像水，如果水要灌到包套中，就可以流到各个角落，但是粉末就比较难了。
我们的解决方案是采用大颗粒和小颗粒相结合，因为大颗粒的流动性比较好，可以“骨碌”过去。
但是它填充性能比较差，因为它比较大，会堵住一些粉末模具中的间隙。
小颗粒的填充性非常好，因为它比较细小，可以填充到模具的各种角落中，但是由于团聚和静电吸附，它的流动性比较差。
大图模式
所以我们的解决方法就是大颗粒小颗粒相结合，而且摸索出一套行之有效的、可以达到一个良好致密度的填充方案。
现在我要着重介绍一下热等静压。
热等静压是钛合金粉末成形的一个重要方式，它的目的是使松散的粉末致密化。
“热等静压”这四个字，实际上包含了三个词，第一是“热”，第二是“压”。
热，顾名思义，我们要在热等压炉中给它提高很高的温度。
压，就是要压力给它压扁，压力是靠惰性气体，通常是高纯氩气来实现的。
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长征五号B型运载火箭是我国目前近地轨道推力最大的运载火箭，氢泵叶轮是火箭液氢液氧发动机的核心关键部件，研发难度极大，不仅因为它的工作环境苛刻，还因为它的铸造强度比较低。使用粉末冶金成形的工艺方法，更加节省材料，可以承担较高的转速，并且更为可靠。什么是粉末冶金成形？粉末叶轮怎么做？他们如何助力长征五号首飞？
出品：格致论道讲坛
以下内容为中科院金属研究所研究员徐磊演讲实录：
我今天给大家分享的主题是“氢泵叶轮攻关记”。
大图模式
这张照片我们一定不太陌生，这是我国目前近地轨道推力最大的运载火箭：长征五号B型运载火箭。
在火箭液氢液氧发动机的心脏部位，有一个至关重要的核心部件，就是图片中画红框的位置。
为了这个核心关键部件，我和我的团队用了大概12年的时间，才把它研制成功，这个零件就叫“氢泵叶轮”。
我们首先看一下氢泵叶轮的工作环境和工作地点。
大图模式
左图是它工作在液氢液氧发动机的氢涡轮泵中，红圈的部位就是氢泵叶轮的工作地点。
右图是我们现在做的给长征五号配套的XX-77和XX-75D的氢泵叶轮。
它看起来不是那么大，怎么研制起来难度这么大，用了十几年的时间？
我们先要看一下它的工作环境。
氢泵叶轮工作在氢涡轮泵中，也就是液氢的环境中，是零下253度。
它的作用是将火箭体内大量低温低压的液态氢气高速输送到燃烧室中，与燃烧室中的液态氧气爆炸混合，对火箭产生推力。
如果想在短时间内将液态氢气输送到燃烧室中，叶轮的转速达到每分钟35000转。
在如此高的转速下，它的轮缘线速度达到每秒430米，这是什么概念呢？
声音的速度是每秒340米，它比声音的速度还要快。
为了更形象地介绍氢泵叶轮的工作环境到底有多么苛刻，我举一个例子。
2012年，我针对这个问题，向当时长征五号火箭的副总师王维彬请教。王总告诉我，液氢经过氢泵叶轮加压以后，泵后压力达到16.5兆帕。
这就意味着氢泵叶轮要在短时间内将液氢输送到两万多米的高空，也就相当于三个珠穆朗玛峰的高度。
这么严苛的使用环境，除了要求材料在低温下有很好的强度外，还要保证它能够平稳稳定地运转。
这就和汽车动平衡比较类似，如果汽车车轮动平衡不好，会带来几个问题：第一，方向盘抖动；第二，车轮抖动；第三，轮胎异响，可能还会翻车。
因为火箭发动机氢泵叶轮是输送动力的，如果它运转不平稳，火箭会因瞬间丧失动力而坠毁，这个恶果非常可怕。
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长征五号运载火箭研制初期，氢泵叶轮采取传统的精密铸造的方式来制备，但精密铸造有它本身难以克服的“缩孔、疏松”的铸造缺陷。
另外，它的铸造强度比较低，材料如此高强度地运转，经常会出现掉块的现象。
大图模式
如同照片中的红色部位，叶轮做完实验后，叶片掉一块，边缘也掉一块。
有时掉块恰好会堵住燃料管道，有一次堵住管道后把发动机试车台都烧红了，险些造成爆炸，酿成重大的安全事故。
此外，我们采用工业CT对叶轮的叶片进行了探伤，我们发现，它有一些“缩孔、疏松”的铸造缺陷。
这种缺陷在高速旋转的过程中，会给用户带来很大的安全隐患。
粉末冶金成形
用户一直为氢泵叶轮头疼，因为铸造叶轮出现这么多问题，就想着能不能采取一种新的成形工艺方法解决这个问题。
这个答案是肯定的。
因为早在上世纪八九十年代，美国和俄罗斯这种航天强国，他们也发现铸造叶轮存在安全隐患，纷纷采用粉末冶金成形的方式制造了氢泵叶轮，并获得了很好的效果。
大图模式
什么是粉末冶金成形？
简单地说，粉末冶金是精密铸造的升级版。
精密铸造采用的原材料是熔融的金属液体，它的成形方式是这样的：把金属液体熔化后，浇铸到预先制备的模壳中，模壳一般都是陶瓷材料所做的，金属液体在模壳中逐渐凝固，形成铸造合金，最后把模壳敲掉，得到精密铸件。
而粉末冶金采用的原料是松散的粉末颗粒，是将粉末填充到模具中，模具通常用术语，叫做“包套”。
包套的作用是容纳变形，紧接着松散的粉末颗粒在高温高压下发生烧结，致密化形成一个致密的粉末合金，最后再将包套去除掉，就得到了粉末零件。
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粉末冶金既然在国际上有这么多应用，美国和俄罗斯都纷纷采用这个方式制备氢泵叶轮，那么它有什么好处呢？
第一，省料。
大图模式
左上角是我们为航天用户做的一个盘件，我们的毛坯重量不到20公斤。
这个盘件交给用户后，用户再简单地加工几个安装边，打几个孔，就可以投入使用了，时间不超过一周。
而采用传统的铸造加锻造方式，第一个问题是费料。
这个毛坯的重量是150公斤，150公斤的毛坯交付给用户后，还要经过将近60天，也就是两个多月的精加工，然后上五轴加工中心铣出零件。
此外，由于这个饼子是锻造出来的，轮盘的边缘和中心还存在一些性能的差异，会在使用中带来安全隐患，用户也是不满意的。
另外，最重要的一点，粉末合金有一个无可比拟的天然优势，就是材质均匀、成分均匀。
下面这两张图是采用X射线三维成像技术得到的，就是对粉末合金的成分和锻造合金的成分进行切片扫描。
大图模式
图中色差变化不大的，就说明它的成分均匀、材质均匀性好。
右图是锻造的，可以发现黑色和白色的亮暗不同的条带，说明成分是不均匀的。
这种不均匀的材质如果是一个转动件，在转动过程中有很大的安全隐患，所以这就是粉末合金的另外一个优点。
我国是从什么时候开始研制粉末冶金成形部件，特别是粉末氢泵叶轮这个零件的呢？
我所在的金属研究所钛合金研究部，一直在持续追踪国际上先进钛合金的发展方向。
2005年，我们在国家的支持下，建成了国内第一台洁净雾化的钛合金制粉设备。
很有幸，2008年，我们承接了国家长征五号叶轮粉末冶金氢泵叶轮的研制项目，也就是从12年前，我国正式开始粉末冶金氢泵叶轮的研制工作。
大图模式.
这台设备的作用，就是将右上角那块红布上放的致密的合金锻棒变成松散的合金粉末，就是预合金粉末。
粉末合金的制备
有了粉末后，我们就去制备粉末合金。我们要进行性能摸底，我们制备的粉末合金究竟能不能达到用户的使用要求？
粉末合金的制备分为以下几个部分。
第一，要制备包套。包套的英文单词是capsule，就是胶囊的意思。
大家都吃过感冒药，感冒胶囊外面有一层皮，里面是松散的药的粉末，而我们这个就是金属胶囊。
我们要将金属做成一个胶囊的形状，然后把金属颗粒，填充到包套即胶囊中去。
第三步就是对包套进行封装除气，然后进行最重要的一步：热等静压。
热等静压的目的是将松散的粉末变得致密化，最后得到致密的粉末合金。
大图模式
小朋友有可能会想，这个是不是在折腾啊？刚才刚把致密的棒料变成松散的粉末，现在又把松散的粉末压成了致密的棒料，这么折腾到底是为了啥？
第一，可以让它的材质更加均匀。第二，提高性能。
粉末冶金的环节非常多，而且影响因素也非常复杂，举两个影响工艺的最重要的环节。
一个是粉末填充，因为必须填充到一定的致密度，保证其稳定，才能保证后面工序的进行。
影响填充的一个最重要的因素就是粉末粒度，即粉末颗粒的大小对它到底有什么影响。
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左图就是洁净的雾化制粉机制备的粉末颗粒，它呈现一个完美的球形，但它是大大小小的球。
它的平均粒度大概是100个微米，就是两根或一根头发丝那么粗。如果要把这些松散的粉末填充到包套或模具中不太容易。
右上角的图是一个圆柱形的包套，靠重力加以振荡，基本上是能够进去的。
但是像右下角的图，它有很多流道，还有一些浇口、冒口以及补缩机构，这样填充起来就比较困难。
它不像水，如果水要灌到包套中，就可以流到各个角落，但是粉末就比较难了。
我们的解决方案是采用大颗粒和小颗粒相结合，因为大颗粒的流动性比较好，可以“骨碌”过去。
但是它填充性能比较差，因为它比较大，会堵住一些粉末模具中的间隙。
小颗粒的填充性非常好，因为它比较细小，可以填充到模具的各种角落中，但是由于团聚和静电吸附，它的流动性比较差。
大图模式
所以我们的解决方法就是大颗粒小颗粒相结合，而且摸索出一套行之有效的、可以达到一个良好致密度的填充方案。
现在我要着重介绍一下热等静压。
热等静压是钛合金粉末成形的一个重要方式，它的目的是使松散的粉末致密化。
“热等静压”这四个字，实际上包含了三个词，第一是“热”，第二是“压”。
热，顾名思义，我们要在热等压炉中给它提高很高的温度。
压，就是要压力给它压扁，压力是靠惰性气体，通常是高纯氩气来实现的。
#抗日战争历史#1940年，日军女特务狩谷清泉来到密山的日军特务潜伏的小店里，这个小店就是日军特务的秘密联络处，所有的特务都是隐藏身份，平时和普通民众没有区别，联络处由潜伏在此的酒井诚负责。
“我很早就认识小林军曹。二三年大地震的时候，他的家里只剩下了他和刚出生不久的小林丽娜。两个人相依为命，小林军曹到了东北后也把小林丽娜带到了这里。上面对小林丽娜有什么安排吗？”狩谷清泉问道。
“没有。小林丽娜从小就在这里长大，她与本地的孩子没有任何区别。她留在这里能做一些杂事还能帮助我掩护身份。”酒井诚答道。
“据我所知，她原来在学校里读书，现在为什么不去了？”狩谷清泉接着问。
“店铺里的事情太多很需要她留在这里帮忙。再过两年我打算给她报名让她去挺身队。”酒井诚说道。
狩谷清泉瞪大眼睛吃惊的看着酒井诚。
酒井诚也毫不畏惧的迎接着狩谷清泉的目光。
“所有的日本国民不都应该为了帝国的利益奉献出自己的一切吗？”酒井诚反问道。
狩谷清泉心里也不由得涌起一阵悲凉。像她这样为日本做出过巨大贡献和牺牲的人将来死后在神社里也不会有一个位置。
连她都是这样，更何况小林丽娜这个随军家眷。难道女人就不是人吗？
“那个你派去接我的森田良跟了你十多年了吧？他表现的怎么样？”狩谷清泉问道。
“他是我十几年的时间里在中国招募的中国情报人员里最好的一个！这些年他从来没有出过差错。绝对可以信任！”酒井诚干脆的答道。
狩谷清泉点点头说道：“这些天我要四处转转，每一个情报据点都要检查一遍。你把那辆驴车留给我就行了。”
“我让森田良跟着你保护你的安全。”酒井诚说道。
“不用！有我带来的那个小子跟着就行了。”狩谷清泉出口拒绝。
“前辈，你带来的那个人是怎么回事？”酒井诚问。
“他是我现在还在考察的人。过段时间我要执行一个十分重要的任务需要他这么大年纪的人掩护我。我把他留在这里的时候你就安排他做一些店铺里如常的杂事。当然，你要暗中盯紧他！”狩谷清泉答道。
过了很长时间酒井诚才从房间里出来。
“燕子，你过来一下。小宝，你也来一下！”酒井诚喊道。
正守着铺面的女孩子急忙走过来。抗联战士冷高峰也从他与森田良合住的屋子里出来。
冷高峰是狩谷清泉亲自选定跟随自己的人，可是狩谷清泉并不知道冷高峰是抗联战士，这是一个很大的讽刺。
日本人占领东北后日本货迅速全面的占领东北市场。他们把山海关以南商品进入东北的通道完全堵死了。
摆在铺面最显眼位置上的是几口大缸和成匹的布料。
大缸里面装的是煤油。普通人家里晚上照明大多用煤油，耐烧而且油烟比较少。
角落里还放着锄头镰刀麻绳麻袋等农用物资。日本人用现代化机械能力制造出来的东西的确比本地手工做的好，也让那些祖祖辈辈靠铁匠木匠等手艺吃饭的人没有了饭碗。
燕子一样一样物品介绍着，冷高峰跟在后面频频点头。
燕子突然想到一个十分关键的问题。
“你认识字吗？”燕子问道。
冷高峰脸涨的通红摇了摇头。
“你会算账吗？”燕子又问。
这一次冷高峰点点头。
燕子想了想说道：“以后我把价钱写在纸上摆在货物旁边。这样你以后就容易算账了。”
冷高峰偷眼看着眼前这个比他矮一头的女孩子。
脸色苍白身子单薄，洗的发白的花布袄上打了两块补丁。棉裤上的膝盖处也打着补丁。
一个做买卖人家里的女孩子穿着怎么这样寒酸？冷高峰心里很纳闷。
森田良总是低着头不说话整天都是一副一脚也踹不出一个屁的样子。
狩谷清泉在与酒井诚谈完话后心里隐隐总有些不安。
几十年情报工作的经验让她养成了十分敏锐的直觉。她总觉得哪里好像出了问题。
酒井诚把自己住的屋子让给了她。狩谷清泉一个人坐在屋子里反复想着这几天发生的事情，想要从中找出让她心里不安的原因。
燕子悄悄的走进屋子用日语说道：“前辈……”
狩谷清泉霍然抬起头压低声音厉声说道：“这里不是日本！你哥哥活着的时候是怎么教你的？无论什么时候都要说中国话！”
她不光是恼怒女孩子说了日语，更恼怒她打断了自己的思路。
“是，前辈。”燕子急忙改口说道。
看着在自己面前瑟瑟发抖的女孩子，狩谷清泉缓和语气小声问道：“小林丽娜，你找我有什么事吗？”
“前辈，这一次拜托您一定要带我离开这里！拜托了！”女孩子深深的鞠躬带着哭腔说道。
“你的哥哥小林军曹已经为帝国献身了。等我处理完这里的事情争取带你离开这里。”狩谷清泉说道。她好像已经答应了，可是又没有把话说死。
小林丽娜既怀着希望又有些失望的离开了房间。
第二天一早狩谷清泉就让冷高峰赶驴车送自己去白泡子走亲戚。
“我不认识路啊。”冷高峰说道。
“我认识路。你负责赶车就行了。”
冷高峰赶车拉着狩谷清泉向东出了老密山。
这是冷高峰第一次接触到日军特务的情报联络点，对于联络点的运作方式也有了一定程度的了解，这为抗联日后端掉这些联络点，提供了珍贵情报。
“我很早就认识小林军曹。二三年大地震的时候，他的家里只剩下了他和刚出生不久的小林丽娜。两个人相依为命，小林军曹到了东北后也把小林丽娜带到了这里。上面对小林丽娜有什么安排吗？”狩谷清泉问道。
“没有。小林丽娜从小就在这里长大，她与本地的孩子没有任何区别。她留在这里能做一些杂事还能帮助我掩护身份。”酒井诚答道。
“据我所知，她原来在学校里读书，现在为什么不去了？”狩谷清泉接着问。
“店铺里的事情太多很需要她留在这里帮忙。再过两年我打算给她报名让她去挺身队。”酒井诚说道。
狩谷清泉瞪大眼睛吃惊的看着酒井诚。
酒井诚也毫不畏惧的迎接着狩谷清泉的目光。
“所有的日本国民不都应该为了帝国的利益奉献出自己的一切吗？”酒井诚反问道。
狩谷清泉心里也不由得涌起一阵悲凉。像她这样为日本做出过巨大贡献和牺牲的人将来死后在神社里也不会有一个位置。
连她都是这样，更何况小林丽娜这个随军家眷。难道女人就不是人吗？
“那个你派去接我的森田良跟了你十多年了吧？他表现的怎么样？”狩谷清泉问道。
“他是我十几年的时间里在中国招募的中国情报人员里最好的一个！这些年他从来没有出过差错。绝对可以信任！”酒井诚干脆的答道。
狩谷清泉点点头说道：“这些天我要四处转转，每一个情报据点都要检查一遍。你把那辆驴车留给我就行了。”
“我让森田良跟着你保护你的安全。”酒井诚说道。
“不用！有我带来的那个小子跟着就行了。”狩谷清泉出口拒绝。
“前辈，你带来的那个人是怎么回事？”酒井诚问。
“他是我现在还在考察的人。过段时间我要执行一个十分重要的任务需要他这么大年纪的人掩护我。我把他留在这里的时候你就安排他做一些店铺里如常的杂事。当然，你要暗中盯紧他！”狩谷清泉答道。
过了很长时间酒井诚才从房间里出来。
“燕子，你过来一下。小宝，你也来一下！”酒井诚喊道。
正守着铺面的女孩子急忙走过来。抗联战士冷高峰也从他与森田良合住的屋子里出来。
冷高峰是狩谷清泉亲自选定跟随自己的人，可是狩谷清泉并不知道冷高峰是抗联战士，这是一个很大的讽刺。
日本人占领东北后日本货迅速全面的占领东北市场。他们把山海关以南商品进入东北的通道完全堵死了。
摆在铺面最显眼位置上的是几口大缸和成匹的布料。
大缸里面装的是煤油。普通人家里晚上照明大多用煤油，耐烧而且油烟比较少。
角落里还放着锄头镰刀麻绳麻袋等农用物资。日本人用现代化机械能力制造出来的东西的确比本地手工做的好，也让那些祖祖辈辈靠铁匠木匠等手艺吃饭的人没有了饭碗。
燕子一样一样物品介绍着，冷高峰跟在后面频频点头。
燕子突然想到一个十分关键的问题。
“你认识字吗？”燕子问道。
冷高峰脸涨的通红摇了摇头。
“你会算账吗？”燕子又问。
这一次冷高峰点点头。
燕子想了想说道：“以后我把价钱写在纸上摆在货物旁边。这样你以后就容易算账了。”
冷高峰偷眼看着眼前这个比他矮一头的女孩子。
脸色苍白身子单薄，洗的发白的花布袄上打了两块补丁。棉裤上的膝盖处也打着补丁。
一个做买卖人家里的女孩子穿着怎么这样寒酸？冷高峰心里很纳闷。
森田良总是低着头不说话整天都是一副一脚也踹不出一个屁的样子。
狩谷清泉在与酒井诚谈完话后心里隐隐总有些不安。
几十年情报工作的经验让她养成了十分敏锐的直觉。她总觉得哪里好像出了问题。
酒井诚把自己住的屋子让给了她。狩谷清泉一个人坐在屋子里反复想着这几天发生的事情，想要从中找出让她心里不安的原因。
燕子悄悄的走进屋子用日语说道：“前辈……”
狩谷清泉霍然抬起头压低声音厉声说道：“这里不是日本！你哥哥活着的时候是怎么教你的？无论什么时候都要说中国话！”
她不光是恼怒女孩子说了日语，更恼怒她打断了自己的思路。
“是，前辈。”燕子急忙改口说道。
看着在自己面前瑟瑟发抖的女孩子，狩谷清泉缓和语气小声问道：“小林丽娜，你找我有什么事吗？”
“前辈，这一次拜托您一定要带我离开这里！拜托了！”女孩子深深的鞠躬带着哭腔说道。
“你的哥哥小林军曹已经为帝国献身了。等我处理完这里的事情争取带你离开这里。”狩谷清泉说道。她好像已经答应了，可是又没有把话说死。
小林丽娜既怀着希望又有些失望的离开了房间。
第二天一早狩谷清泉就让冷高峰赶驴车送自己去白泡子走亲戚。
“我不认识路啊。”冷高峰说道。
“我认识路。你负责赶车就行了。”
冷高峰赶车拉着狩谷清泉向东出了老密山。
这是冷高峰第一次接触到日军特务的情报联络点，对于联络点的运作方式也有了一定程度的了解，这为抗联日后端掉这些联络点，提供了珍贵情报。
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