西南铝,“大国重器”背后的功臣,再次出征护航神舟十七号载人飞船

材料那些事 2023-10-27
3158 字丨阅读本文需 8 分钟

10月26日11时14分,搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心呼啸升空,将3名航天员送入太空,中国空间站应用与发展阶段2023年度发射任务完美收官。

为火箭和飞船壮筋骨披铠甲!

这一次,飞船和火箭上的蒙皮、锻环等关键铝合金材料60%以上仍然来自“重庆造”铝材——“国之重器”的西南铝。

10月26日11时14分,搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心呼啸升空,将3名航天员送入太空,中国空间站应用与发展阶段2023年度发射任务完美收官。

这一次,飞船和火箭上的蒙皮、锻环等关键铝合金材料60%以上仍然来自“重庆造”铝材——“国之重器”的西南铝。

此次发射任务中,西南铝为飞船和火箭提供的铝合金材料涵盖了锻件、板材、型材、管材等多个大类10多个规格品种,用于飞船的连接框、中间框、端框、表面结构和火箭的过渡环、转接框、贮箱等关键部位,主要起支撑、连接功能和作蒙皮等,铝材占比超过60%。其中,飞船、火箭推进舱用蒙皮、锻环100%由西南铝独家提供。

锻环是火箭和飞船的关键结构件,为火箭和飞船壮筋骨、披铠甲,在发射中不容易受到损伤。

西南铝于1989年研制出直径为3.5米的整体铝合金锻环,被誉为“亚洲第一环”,这次火箭和飞船上用的就是这一尺寸的锻环。继2007年研制出5米级铝合金整体锻环后,西南铝于2016年研制出刷新世界纪录的10米级超大型整体铝合金锻环,让我国深空探测装备硬件能力得到大幅提升。

此次发射的火箭推进舱和飞船蒙皮分别用到了西南铝的铝合金板材.因减重需要,飞船蒙皮较火箭蒙皮密度更低,是极端制造的2.4米超宽铝合金薄板。

为有效应对太空温差、阻力、摩擦等挑战,飞船和火箭用关键铝合金材料必须具备高冶金质量性能。近年来,西南铝有效解决了一系列“卡脖子”难题,取得了熔铸、热加工、热处理等系列科研成果,实现了航空航天用关键铝合金材料批量生产。同时,由西南铝建设的国家铝产业计量测试中心加速推进,配套的17项配套装置30多台设备日前投入运行,推动了在线检测能力“如虎添翼”,更让有缺陷的产品“无处遁逃”。

据了解,此次任务是我国载人航天工程进入空间站应用与发展阶段的第2次载人飞行任务,是工程立项实施以来的第30次发射任务,也是长征系列运载火箭的第493次飞行。

在此期间,“重庆造”铝材无一缺席。

西南铝助“大国重器”驰骋太空

除了此次的神舟十七号载人飞船,西南铝已经助力多个“大国重器”驰骋太空了

攻关16年,让国产大飞机用上“中国材料”

“记得大飞机刚立项,是在2007年。”中铝高端制造党委书记、董事长范云强此前在西南铝工作多年,回忆起与大飞机的渊源,颇为感慨。

彼时,大飞机的立项,让所有航天人都兴奋不已。但造飞机的材料从哪来?这是摆在大家面前的第一道难题。

作为中国人自己的飞机,肯定要实现材料自主可控。然而现实情况是,我国从上世纪五六十年代便可以生产军用飞机的铝合金,但直到2010年,仍生产不出民用飞机的材料。

接下攻关任务的,是西南铝。

西南铝早在三线建设时期就扎根重庆,多年来在军用航空铝材方面已达业界领先水平。“但民用航空与军用航空不一样。”范云强说。

为何?范云强解释道,民航用于载人,对安全性要求特别高,需要通过适航认证,美国、欧洲都有自己的认证管理体系。随着大飞机项目启动,中国也建立了这套体系,所有型号的材料都必须满足各项标准才能应用。从研发到应用、认证,军用材料的周期一般5到10年,民用则需要15年左右。

复杂的流程、漫长的周期,为材料研制带来诸多难点。在材料生产过程中,必须满足连续稳定生产10炉以上这一条件,只要任何一批出现任何问题,就要归零,从头开始。

“有一款7085先进铝合金,研制出来后,经过了2轮实验室验证,很快所有性能都达标了。但一旦扩大到工业化生产,性能稳定性就出现了问题,不是这个工序,就是那个工序出问题。无数次推倒重来,花了一年多时间才达标。”范云强说。

这只是一个缩影,西南铝为大飞机研制的大多数关键结构件,往往要在数万个数据中摸索,经历上千次试验、报废数百吨材料,才最终实现稳定化生产。范云强说道,光是 C919项目就成立了2个攻关团队,一线研发科研人员一百多人,包括老中青三代,很多人进厂时还是毛头小伙子,经过十几年的打磨,已成长为核心技术骨干。

如今,西南铝已为C919提供30个规格、600余件铝合金材料,主要应用于机翼、起落架等部位,多项技术填补国内空白。

“可以说,大飞机关键铝合金结构件的国产化率,通过十几年的努力攻关,实现了从0到50%的跨越。”范云强表示,下一步目标是到2025年,力争实现100%关键结构件完全自主可控。

助力神舟十四号飞船载人问天

2022年6月5日,搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心顺利将陈冬、刘洋和蔡旭哲3名航天员送入太空,发射取得圆满成功!飞船和火箭上的蒙皮、锻环等60%以上关键铝合金材料由中铝高端制造西南铝生产,“西南铝造”再次在我国空间站建设征程中熠熠生辉。

西南铝为飞船和火箭提供的铝合金材料涵盖锻件、板材、型材、管材等多个大类10多个规格,主要用于飞船的连接框、中间框、端框、表面结构以及运载火箭的过渡环、转接框、贮箱等关键部位,占到铝材总量的60%以上。其中,火箭用锻环、推进仓板材和飞船蒙皮、锻环等关键铝材100%为“西南铝造”。

锻环是火箭和飞船的关键结构件,它就相当于一座大楼的圈梁,大大小小的锻环“环环相扣”,让火箭和飞船壮筋骨披铠甲,在发射中不容易受到破损。西南铝于1989年研制出直径为3.5米的整体铝合金锻环,被誉为“亚洲第一环”,这次火箭和飞船上用的就是这一尺寸的锻环。继2007年研制出5米级铝合金整体锻环后,2016年,刷新世界纪录的10米级超大型整体铝合金锻环在西南铝横空出世,让我国深空探测装备硬件能力得到大幅提升。

执行此次发射任务的火箭和飞船蒙皮均是“西南铝造”,分别用到了西南铝生产的不同型号的铝合金板材,因减重需要,飞船上用的蒙皮较火箭上用的蒙皮密度更低。飞船蒙皮是西南铝自主创新的2.4米超宽铝合金薄板,属于极端制造,解决了我国空间站建设被“卡脖子”的重大技术难题。

中铝西南铝为服务国家战略的创新不止于此:大型铝合金异形环件突破了制坯工艺等关键技术,满足国家需要;成功研发4米级特宽航天用高端合金板材,主要用于新型航天飞行器低温燃料贮箱,合金板材合格率提升至92%。

强势增长 跑出“西南铝速度”

近年来,中铝西南铝不断加强基础管理,全面推进科技创新,大力拓展国内外市场,生产经营实现强势增长。

2020年4月以来,中铝西南铝已15次创下单月铝材外销量最高纪录,外销产量和利润等指标连创历史新高。近3年来,中铝西南铝铝材销量平均增速超过10%,2022年外销产量比2019年增长44.9%。

中铝西南铝全面推行精益生产,扎实做好产销衔接,按照“工序最短、成本最低、质量最优”的原则,对各条生产线进行合理规划,量身打造主打产品,逐步形成专业化生产模式,全力确保优质、高效、均衡产出,实现规模化产品准时交付、个性化产品柔性生产。2022年,中铝西南铝全明细订单排产完成率达90%以上。

此外,中铝西南铝还扎实开展全要素对标工作,选取国内外先进铝加工企业作为对标对象,选定31个重点改善指标,梳理出9大类、76个小项的工作清单明细进行全面对标。2022年,产能利用率同比提高3%,应收账款周转率、产能利用率、人均营业收入3项指标走在行业前列,公司治理能力和核心竞争力持续提升。

2022年,中铝西南铝抓住新能源汽车快速增长的契机,深耕汽车板市场,汽车板产销量同比增长43.5%。同时,中铝西南铝重点产品“全面开花”,其中,高级板产销量同比增长80.1%,超大规格板产销量同比增长37.8%,7XXX预拉伸板产销量同比增长30.2%,电池料产销量同比增长100%以上。中铝西南铝还大力加强铝循环利用,全年再生铝利用率超中铝高端制造公司下达指标2.6%。

中铝西南铝还在主线生产厂开展清洁生产大行动,生产环境和产品质量改善明显:压延厂3台辊底炉产品板形不良率平均降低3%以上,锻造厂某2系管材成品率同比提升1.2%,事业部冷轧制造中心各机列设备运行效率提升5%以上。

近年来,西南铝有效解决了一系列“卡脖子”难题,取得了熔铸、热加工、热处理等系列科研成果,实现了航空航天用关键铝合金材料批量生产。同时,由西南铝建设的国家铝产业计量测试中心加速推进,配套的17项配套装置30多台设备日前投入运行,推动了在线检测能力“如虎添翼”,更让有缺陷的产品“无处遁逃”。

文章来源: 上游新闻,西南智造,人民网,新华社

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