在空军工程大学航空航天工程学院,大家都用“苦脏累”三个字来形容航空等离子体动力学国家级重点实验室的工作。可就是在这样艰苦的环境下,实验室取得了不俗的成绩,实现了一个又一个飞跃。对此等离子体研究组负责人何卫锋颇有感触,他视科研为自己一生的事业,“耐得住寂寞,守得住孤独”,将青春的热情与国防事业紧密相连。
致力于等离子体部件表面处理研究
作为航空等离子体动力学国家级重点实验室、等离子体表面处理研究组负责人,承担了国家自然科学基金、973课题、重大研究计划等项目,准确表征了钛合金、镍基合金等航空金属材料在激光冲击波作用下的高应变率动态响应特征,获得了随冲击波传播深度材料表层微观组织的分布规律,从而揭示了金属材料激光冲击表面纳米化原理。对高层错能金属,激光冲击波作用下材料发生超高应变率动态响应,在冲击波阵面位错快速成核,当冲击波压力大于一定阈值,在3-5次冲击引起的应力作用下,可实现材料的表面纳米化,纳米晶层厚度约1微米,晶粒尺寸分布在几十至数百纳米之间,沿着冲击波传播方向,位错密度降低;对不锈钢等低层错能材料,激光冲击产生的孪生变形和马氏体相变带对晶粒的切割是晶粒细化的主要原因。
针对高温下残余应力松弛、强化效果降低,限制了激光冲击强化在高温部件上应用的问题,完善了基于残余压应力和表面纳米化的激光冲击复合强化理论,揭示了激光冲击镍基合金微观组织和力学性能热稳定性机理,发现冲击波作用形成的高密度位错缠结,表层低的冷作硬化率是主要原因;试验验证了激光冲击强化提高镍基合金800℃条件下振动疲劳性能有效性;模拟航空发动机涡轮叶片工作环境,通过试验验证了激光冲击强化可提高镍基合金涡轮叶片疲劳寿命3倍以上。
提出了激光冲击过程监控方法
提出了基于等离子体冲击波声波的激光冲击过程监控方法,根据应力场优化提出了冲击路径规划方法,在此基础上,研究制定了激光冲击强化规范,西安天瑞达公司根据该规范对多种金属材料和部件进行了处理,激光冲击强化已在航空发动机作动筒、导管等部件上成功应用。2009年,激光专家杜祥琬院士在《中国工程科学》发表的文章中评论“我国激光冲击强化技术取得重大突破,使中国成为继美国之后世界上第二个可实现该项技术工业化应用的国家”。与西安天瑞达公司合作,对地面燃机叶片激光冲击强化,通过了GE公司的现场考核和性能测试,是国际上第二个获得美国GE公司认证的单位,承接了美国GE公司地面燃气轮机叶片强化生产任务,产生了较大的经济效益。
听着何卫锋的湘味普通话,真切地感受到了他语言中蕴含着的强大力量。这位始终充满干劲的中国军人心里,始终装着令他痴迷的战机,始终想着如何为提高我国空军战斗力贡献自己的才华和价值。
(杨海琴)