谱写航空钛合金的绚丽人生

总结构重量的13%，材料需要耐热温度比TC4合金高100℃、拉伸强度比TC4高100MPa的TC11钛合金。考虑到该合金特别是盘模锻件研制难度大，为了保证发动机研制进度，冶金部和航空部联合打报告拟向国外订购相应的盘模锻件及其材料，国家计委为此批下500万美元。这一计划激起了航空工业内部有人提出挖掘专业锻造厂潜力联合研制TC11钛合金盘的建议，作为钛合金专业组组长的曹春晓知道后，向有关领导表示了全力支持这一建议的态度。

1980年TC11钛合金材料、盘模锻件研制联合课题组成立并正式启动，曹春晓担任总课题负责人。为了降低风险，他决定在上钢五厂投料进行大炉研制前，先搞一个先锋批（首批）盘模锻件研制。课题组齐心协力，日夜拼搏，按着预定工艺路线锻制出坯料。两个先锋批坯料又很快在贵州安大锻造厂10吨锤上模锻成第三和第六级压气机盘。最终检验结果金相组织细小均匀，力学性能完全符合技术标准。事实证明，高低温交替热变形工艺可以“移花接木”到TC11钛合金上。先锋批的研制，很快突破了“模锻成形关”和“组织性能关”。

紧接着，按照先锋批试制的工艺路线，曹春晓细密制定了具体操作规范，启动了大炉研制。并及时完成了5台份涡喷13发动机第三至第八级压气机盘模锻件的研制。当420厂正在为TC11钛盘紧急缺料，涡喷13发动机总计划进度眼看就要延误的关键时刻，联合课题组夜以继日研制出来的5台份钛盘锻件像及时雨送到他们面前。由于关键部件及时安装到发动机上，使该发动机按计划顺利通过长期试车，为不久的歼8Ⅱ和另一架新型歼击机首飞成功做出了重要贡献。以后TC11又大批量地应用到“秦岭”、“昆仑”发动机上，成为我国军工系统用量最大的一种钛合金。

由于课题组解决涡喷13发动机急需盘模锻件及时，国家用于购买国外同类产品的500万美元被节省下来，原来用于准备新建一条生产线的621万国内投资，由于挖掘了现有工厂的设备潜能也不再需要，1981～1985年航空部内锻造厂钛件产值增加了3000万元，新创利税240多万元。高低温交替热变形工艺创新成果所带来的这些重大的社会效益和经济效益，使该课题获得了1987年国家科技进步一等奖，曹春晓为第一完成人。

永不停歇地科研探索

随着更先进航空发动机的发展，高压压气机的工作温度越来越高，而TC4和TC11钛合金只能分别满足400℃ 和500℃以下工作零部件的要求。后段高压压气机的工作温度已超过500℃，不得不选用耐热钢或镍基合金制造叶片、盘和鼓筒等零件，而它们的比重要比钛合金高一倍。为进一步减轻发动机重量、提高飞机发动机推重比，迫切需要研制能耐更高温度的新型钛合金。这时，中国科学院金属研究所针对沈阳航空发动机研究所设计的“昆仑”发动机提出的要求，初步成功研制出了能耐550℃高温的钛合金（Ti-55），并主动提出与北京航空材料研究所曹春晓等联合开展Ti-55合金研制及应用。从1986年开始，曹春晓作为“550℃高温钛合金的应用研究”课题负责人和材料研制的参加人，又投入新的战斗。

Ti-55合金不同于国外同类合金的最主要特点是在Ti-A1-Sn-Zr-Mo-Si系合金中添加了稀土元素钕，钕在合金中起着细化晶粒、净化晶界、稳定组织、提高抗氧化性等良好作用。Ti-55高温钛合金研制及应用的首要技术难题是解决550℃下蠕变抗力与热稳定性之间的矛盾。课题组经过8年攻关，突破8大关键技术，使550℃高温钛合金叶片、盘和鼓筒等零件通过装机评审，并在“昆仑”发动机上经受住了长期试车的考验。1996年，Ti-55高温钛合金研制通过了以师昌绪院士为主任的鉴定委员会的鉴定。被评价为“以电子浓度为热稳定性判据的合金设计理论及加稀土钕的合金体系的建立具有独创性，属国际领先水平。其实物优于国外同类合金IMI829”。鉴于曹春晓在Ti-55课题中的突出贡献，1997年他受到中国航空工业总公司嘉奖，荣立二等功。课题获得国家科技进步二等奖。中国科学院金属研究所的李东为第一完成人，曹春晓为第二完成人。

钛合金虽已在航空航天器上得到广泛应用，但它的最高使用温度还只限于600 ℃，超过此限的零部件就属于镍合金的“领地”了。始终关注和跟踪钛合金领域国际动态的曹春晓，获悉国外有人正在研制使用温度可达650～700℃的金属间化合物，马上瞄准这一具有世界先进水平的目标，向国家“863”新材料领域专家委员会提出Ti3A1基合金的立项申请报告。课题经答辩很快立了项。这时的曹春晓已50多岁，他用毛笔写下了“热障未破，岂能停蹄”8个大字，压于办公桌玻璃板下，表达了不畏艰险，攻关克难的信心。

1990年，北京航空材料研究所与安大厂、黎阳机械公司合作，选用涡喷13发动机涡轮导风板和二级涡轮结合环两个典型零件作应用研究对象，采用TD2合金取代原来的GH4033镍基高温合金，减重效果接近50%，为提高涡轮13AⅡ发动机推重比作出了贡献。曹春晓因此荣获国家863计划重要贡献奖。

传授知识和传递科研接力棒

如今已是航空材料研究所钛合金研究室主任的黄旭，始终难以抹去与钛合金结缘的一段记忆。那是他在西工大硕士研究生毕业时，试着写了一封信给曹春晓，希望能到航空材料研究所钛合金研究室做博士论文的研究工作。很快他就收到了钛合金研究室高扬的回信。告诉他，“曹春晓由于连续工作疲劳过度突然病倒，正在医院接受治疗。他怕你着急，特委托我回复你，同意你来做博士论文的申请，欢迎你来为航空钛合金出一份力量。”曹春晓在病中仍不忘回应仅有一面之交的年轻学子的求学之情，足见其对事业的热爱与执着。

1982～1997年，曹春晓先后指导了3名硕士生、2名博士生和1名博士后，他们均以优秀成绩毕业。1997年当选为中国科学院院士之后，他先后又指导了12名博士生、2名博士后和2名硕士生。他给自己订出了要力争使所带学生均以优秀成绩按时毕业的目标。在培养后人上，他不计名利，重在传递科研接力棒。几次提出由年轻人担任项目首席专家，在项目验收时，又极力推荐年轻人代表他作项目验收汇报。当选院士后，曹春晓在科普活动中花费了更多精力。他和同行为“院士科普书系”潜心编著了《材料世界的天之骄子——航空材料》一书。在国务院组织的大飞机研制重大科技专项论证中，曹春晓作为论证委员会中唯一从事航空材料研究的委员，与其他委员互相配合、协调共事，起到了独当一面的重要作用，做出了自己应有的贡献。大型飞机上马后，他又成为大型飞机重大专项专家咨询委员会成员。

如果用一句话来概括曹春晓的一生历程的话，他最喜欢的是“耕耘钛业，献身航空，报效祖国”。由于给航空发动机“减肥瘦身”，使祖国的战鹰更加轻捷矫健，祖国的空防力量日益强大。曹春晓的生命已经绚丽多彩，然而他没有停步，他仍在不停的耕耘、创造，他要使生命之花绽放得更加美丽。

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