[01024111]长征三号甲系列运载火箭氢氧发动机关键组件异种金属连接技术

该技术是针对长征三号甲系列三子级氢氧发动机，氢、氧泵前阀门座组件钢/铝异种金属软钎焊焊接过程质量控制及产品可靠性增长项目而研发的。世界上普遍采用同种镍基合金或不锈钢材料，以熔焊方式进行焊接的阀座组件结构，材料密度大，应用效果差。采用钢/铝异种金属结构很好的解决了这一问题，但因钢/铝异种金属软钎焊生产工艺复杂、周期长，产品合格率低，仅为35%左右，成为生产技术瓶颈，严重制约氢氧发动机的批生产交付。2005年1月，在各级领导的大力支持和相关技术、操作人员的积极配合下，我通过査阅大量国内外技术资料，结合生产现场实际，经过系统分析，寻找规律，研究试验，夜以继日开展技术攻关工作。我白天通过各种试验观察现象，分析规律。晚上査找国内外相关资料，印证所感。终于首次破解工艺机理，全面掌握了阀座组件生产的关键制造技术。使产品合格率从35%左右提高至92%左右，可靠性增长2.5倍以上。该技术于06批产品开始全面投入使用，效果非常显著，并于2010年参加了一系列产品试车考核和火箭高密度发射，均获得圆满成功。产品质量和可靠性达国际先进水平。这是氢氧发动机生产一项重要的创新发明，具有重大现实意义。该技术系国内外首创，具有完全的自主知识产权，2013年获得全军科技进步二等奖并申请两项国家发明专利，2014年获得第66届纽伦堡国际发明展金奖。主要技术内容是：研发了新的铝合金表面吹砂量化工艺，有效解决了铝合金镀铜层局部鼓包和锡铅钎料润湿问题。研发了新的铝合金窄深槽镀铜工艺，突破了镀铜层不均匀的技术难题。首次判明阀座组件钎焊过程中易出现气孔、未熔合缺陷的产生机理，创新了焊接操作法。优化浸锌方法，业内首次采用中间层变性工艺，提高了铝合金法兰盘、阀座钎焊的连接强度。业内率先开创性地采用不锈钢波纹管局部镀镍屏蔽技术，确保了不锈钢波纹管挂锡质量和钎焊缝连接强度。该技术已在长征三号甲系列氢氧发动机数个批次的生产中得到成功运用与推广，取得了显著的经济效益和社会效益。2010年同比2005年阀座组件提高生产效率近三倍，产品质量和可靠性大幅度提高。参加产品2万次疲劳考核100%合格，参加泵前阀门冷态典试车考核139次、热态全系统试车考核76次全部顺利通过。仅产品改进前的两次热试车考核泄漏失效造成的损失，就可节省资金约2千万元。该技术应用以来，结束了该厂阀座组件生产相对滞后且产品质量不稳定的历史，解决了长期困扰氢氧发动机批产交付的难题，实现了产品质量与可靠性双增长的创新模式。有效降低了生产成本，减轻了操作人员的工作负荷，实现了企业降本增效的目标。截止2013年，累计创造直接经济效益3287.24万元。确保了中国北斗导航、嫦娥探月、风云卫星和国际国内通讯卫星等33次发射获得圆满成功。扬国威、振民心。该技术不仅可在航天航空领域中应用，还可在交通运输、民用产品领域中得到推广，造福人类。