叶轮 研制“胖五”心脏内这个不起眼的零件，科学家竟花费了12年( 四 )
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因为荧光显示就是这样，如果这个区域是黑乎乎的，那是很好的，颜色越多是越不好的，我现在最怕看到绿色。还有的荧光显示过了，X光合格了，外形也是可以的，用户说放到工业CT上看一下，我们发现，工业CT显示里面有很小的气泡，用户说判废。
曾经有一段时间，我做梦都梦见包套因为没压成功而爆掉。
为了解决包套成功率这个问题，解决包套技术，我们和工程师傅在一起设计焊缝，选择焊缝材料，对焊缝进行检漏。
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左面上面这张图，就是我们的焊工对焊缝进行氦气检漏。焊完后，我们用磁粉检测符合核电级材料标准，对焊缝进行检测，如果发现有异常就打磨掉，再去补焊一遍。
另外，由于焊接是一个快速凝固的过程，在焊接的过程中有可能存在残余应力，这个应力往往是拉应力，我们需要变成压应力。
怎么变成压应力呢？
我们可以通过超声加工或热处理的方式解决这个问题。目前，大型包套的热压成功率是百分之百。
右图的零件是我们去年做的10件国内最大的活性金属粉末热等静压坯料，单重505公斤。
解决了包套技术后，我们的研制过程就从此踏上了快车道。
2009年5月，我成功试制了一个粉末叶轮，走通了包套设计、制造、焊接、热等静压、选择性化学铣去除形模。
说到化学铣，还得感谢我们金属所的董俊华老师，他是搞腐蚀的。
中间这个型芯最后热等静压完成要用酸洗掉，但是这个叶轮大家看一看就行了，因为它是一个样子货。
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为什么说它是一个样子货呢？由于我当时不具备这个能力，制备一个1比1的盘件，一个叶轮，我做了一个1比2的。
但是1比2的话，它的叶片少一半，因为在如此局促的空间里，我是放不下24个叶片的。
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这是真正的1比1的，经过实验考核的，长征五号和长征五号B火箭发动机XX-77发动机上用的氢泵叶轮，它的盘子的直径大概是245毫米。这是摘掉上盖板后对它进行尺寸测绘的形貌，这个叶轮共有24个叶片，分长中短8组，每组3个。
用户对尺寸的要求到底有多么严苛呢？
第一，他需要测。
从叶片中心到边缘，9个截面、26个角度、70个尺寸，每个尺寸都要和卡板上一模一样，而且它的偏差是正负0.2毫米，这就给我们带来了很大的难度。
叶片中间空的区域就是模具，为什么说它难呢？
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这张图就是叶轮包套和模具，大家肯定想问，要控制尺寸，我把里面那个模具的型芯变成陶瓷的不就行了？没错，可以变成陶瓷的，但是陶瓷有一个最大的问题，它在加工的过程中会脱落，变成陶瓷颗粒。
陶瓷颗粒对钛合金来说是夹杂，特别是转动件，不能有夹杂，这种方式国外也用过，就摒弃了，我们一开始就没有用。
可能有的人又会说，弄一个硬的型芯不就好了，把中间那个像花瓣一样的东西，高温合金搞得非常硬。
是，高温合金可以，它不动了，叶片的叶形、尺寸都能很好地保证。
但是，我们也做过右图，变成硬质的材料后，最大的问题在降温的阶段。
由于它型芯比较硬，而我们的基体是钛合金的，非常软，它会把叶轮胀破，有裂纹，用户就更不能使用了。
于是我们用了一个最费劲，也是最复杂的方式，即采用软钢包套，里面的内外包套和型芯都是软的材料。
下面这张图可以看到，在热等静压过程中，它是逐渐变小的，不仅粉末在收缩，而且我的型芯也是在收缩的。
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这一下就体现出难度了。因为钛合金粉末在收缩的过程中，体积收缩达到30%，以直径250mm的盘子来说，高度150mm，直径方向收缩是25%，高度方向是15%，体收缩是30%。
250mm的盘子收缩20%的话，就是50毫米，是很难控制的。
为此，我们采用的解决方案是采用有限元仿真，就是先用实验做出一个数据，教会电脑去算这个事。
然后电脑在我们的不断优化下，不仅能算出它的残余应力，还能算出它的精确尺寸。
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