今日科技动态（182）——8万吨模锻压机诞生的意义

    这台机器叫模锻压机。8万吨级。地上二十七米，地下十五米。主缸行程超过三米，液压系统峰值压力突破七百兆帕。它的任务只有一个：把高温金属坯料塞进模具，施加等效于八万吨重物垂直砸落的力量，一次性压成形。不允许焊接，不允许拼接，不允许任何结构弱点。必须整体成型——这是现代大型飞行器起落架、发动机挂架、主承力框的唯一出路。没有它，飞机飞不起来。哪怕你设计得再完美，材料算得再精确，只要关键部件无法整体锻造，一切归零。美国有。俄罗斯有。法国有一台六点五万吨的，勉强够用。

    上世纪七十年代，“运-十”项目启动时，工程师们画出了完整的客机结构图。可当图纸送到锻件厂，问题立刻暴露：主起落架承力梁需要整体模锻，国内最大压机才三万吨级，根本压不动。只能尝试分段锻造再焊接——结果试件在疲劳测试中直接断裂。裂纹从焊缝处蔓延，像一道无法愈合的旧伤。项目拖了又拖。最终不是因为资金不足，也不是技术路线错误，而是缺一台能“捏钢如泥”的设备。整个团队看着图纸上未完成的机体轮廓，一句话都说不出来。

    后来几十年，引进谈过多次。德国厂商报价天价，附加条款密密麻麻，要求所有使用数据实时上传。法国明确表示仅限本国航空企业使用。俄罗斯最干脆：“技术免谈。”这不是生意，是战略压制。

    2008年，又一次谈判破裂。这次目标更明确：为未来的国产大飞机C919配套。但结果依旧。莫斯科方面甚至连技术参数都不愿透露。回应不是抗议，不是哀求，是立项。

    国家重大科技专项立刻启动，代号暂无，内部只称“八万吨工程”。目标清晰——建成全球最大吨位民用模锻压机，性能指标全面超越俄制七点五万吨机型。

    设计从零开始。没有任何可参考的完整图纸。国外同类设备属于严格管控物资，连基础布局都列为机密。团队只能通过公开文献、卫星图像、行业论文碎片拼凑信息。有人翻出一本苏联时期的老书，里面提到某工厂地基深度异常，推测下方藏有重型压力设备。于是测绘地质资料，反推基础承重结构，硬是推演出大致尺寸范围。

    最难的是主液压缸。要承受八万吨等效压力，工作循环寿命不低于十万次，且不得发生泄漏。国际通行做法采用高强度合金钢内衬+多层预应力缠绕工艺。但材料来源受限，加工精度要求极高，国内尚无成熟产线。怎么办？自己炼。

    宝钢接到任务，专门改造一座电弧炉，试验新型超高强度低合金钢。成分调整上百轮，每一轮都要做金相分析、拉伸测试、冲击韧性评估。有批次出现晶界脆化，整炉报废。有的屈服强度达标但焊接性能差，依旧淘汰。最终定型牌号未公开，只知道其抗拉强度稳定在1300MPa以上，断后伸长率保持16%以上，完全满足深孔加工需求。

    密封系统更是难题。活塞与缸体之间间隙极小，高压下润滑油极易被挤出，导致干摩擦烧毁。传统橡胶密封耐压有限，金属密封则磨损严重。攻关组提出复合式梯度密封方案：外层弹性体吸收初始冲击，中层自润滑材料维持滑动性能，内层硬质涂层抵抗高压渗透。材料自己配。配方试了九十三次。前七十次全部失败——要么硬度不够，要么脆性太大。第七十四次开始出现转机：碳化钨涂层结合纳米氧化锆增韧层，表面显微硬度达到HV1200以上，摩擦系数控制在0.08以内。

    安装场地也成问题。这东西太重。基础沉降必须控制在0.1毫米以内，否则运行时会产生共振，直接撕裂钢结构。反复论证，最后落在无锡一处老工业区。原址曾是重型机械厂，地基经过几十年压实，稳定性好。但仍需重新打桩，深度达四十五米，穿透软土层直达岩基。

    厂房盖得像个地下堡垒。三分之二结构埋入地下。顶部吊车梁承载能力达千吨级，以便拆装核心部件。供电系统独立配置，防止电网波动影响控制系统同步。组装过程如同外科手术。六十八个七十五吨以上的零件，逐一吊装定位。主框架四根立柱，单件重量超过四百吨，由特制平板车运输，沿途桥梁全部加固。对接精度要求±0.05毫米——比一张纸还薄。工人用激光对准仪配合千斤顶微调，耗时整整三天才完成一根立柱的落位。

    2012年4月1日，首次联动试车。清晨六点，操作台前站满了人。总工程师没穿外套，手心全是汗。指令下达：空载运行三循环。液压泵组启动，油液在管道中奔涌，压力表指针缓慢爬升。三千巴……五千巴……七千巴！主缸缓缓上升，然后下压。金属撞击声闷响一次，车间地面轻微震动。三次动作顺利完成，无泄漏，无异常噪音。现场没人鼓掌。所有人盯着监测屏幕，看各项参数是否稳定。温度、压力、位移、振动频谱——一切正常。

    第二天，正式加载试验。放入第一块TC4钛合金坯料，尺寸一米八×零点九米×零点四米。加热至九百度，送入模腔。指令输入：全吨位压制。液压系统全力输出，主缸以每秒两厘米速度下行。当接触坯料瞬间，车间灯光忽闪了一下——瞬时电流飙升至额定值两倍以上。三分钟十七秒后，压力释放，模具打开。锻件取出，表面光洁，轮廓清晰，X光检测无内部缺陷。

    成了。

    中国成为全球第三个具备八万吨模锻能力的国家。而且是唯一拥有全自主知识产权的国家。

    洛克希德·马丁公司得知消息后，三个月内派代表团来访，希望探讨合作可能。法国赛峰集团主动提出联合开发下一代宽体客机起落架锻件。订单开始流入。C919的起落架不再是瓶颈。每架飞机所需的关键承力件，全部由这台压机生产。

    疲劳寿命测试结果显示，国产锻件平均可达十二万飞行小时以上，远超适航标准要求的八万小时。

    但这还没完。更大的挑战在海上。

    航母甲板钢，听起来就是一块钢板，实则极端复杂。它要承受舰载机降落时每秒八十米的速度冲击，挂钩瞬间拉力超过三十吨。要经受喷气式发动机尾焰高达一千三百摄氏度的灼烧。要在高盐、高湿、强紫外线环境下服役三十年不腐蚀开裂。还要保证平面度误差小于每米0.5毫米——否则飞机起降会偏移。这种钢材，全球能生产的不超过两家。一家在美国，供应尼米兹级和福特级航母。另一家在俄罗斯，供库兹涅佐夫号使用。

    中国早年改装“瓦良格”号时，曾试图采购俄方甲板钢，用于局部修补。对方答复依旧是：“技术免谈。”于是同样的剧本再次上演。

    没有图纸，没有标准，甚至没有现成的冶炼炉。鞍钢牵头，联合中科院金属所组建攻关团队。第一步是确定成分体系。已知需要添加镍、铬、钼、铌等多种合金元素，但比例不明。国外产品成分保密，只能通过逆向分析少量样品推测。取样极其困难。合法渠道买不到成品。最终通过第三方贸易商购得一小块废料，仅手掌大小。用电镜扫描，能谱分析，测出主要元素含量，但微量元素分布仍不清楚。尤其是硼和稀土元素的存在形式，直接影响晶粒细化效果。于是只能试。

    每一炉钢都是实验。从五公斤真空感应炉做起，逐步放大到吨级中试。冶炼工艺反复调整：初炼用转炉去碳，精炼加LF+RH双联处理脱气，连铸过程电磁搅拌防止偏析。热轧阶段控制终轧温度在850℃左右，随后快速冷却，形成贝氏体+马氏体混合组织。最难的是纯净度。夹杂物必须控制在10ppm以下。早期批次经常超标，有时高达150ppm。非金属夹渣成为疲劳裂纹源，导致弯曲试验直接断裂。改进方向锁定在脱氧工艺。改用钙硅线替代铝块脱氧，配合氩气搅拌，使夹杂物球化并上浮。同时优化RH真空处理时间，将氢含量压到1.5ppm以下。淬火变形也是大问题。钢板厚达五十毫米，冷却不均容易翘曲。传统层流冷却速度不够，改用超高压水雾喷射系统，冷却速率提升三倍。但表面硬度上升的同时，残余应力也随之增大。不得不增加一道回火工序，在五百二十度保温八小时，释放内应力。

    两年后，第一卷合格钢板出炉。编号HSLA-115，屈服强度1100MPa，抗拉强度1250MPa，-40℃夏比冲击功大于60J。各项指标达到或超过俄制AK-3钢材水平。“山东舰”建造时，甲板全部采用国产钢材。铺设过程中焊缝一次合格率达98.7%，说明材料焊接性能良好。后续跟踪检测显示，服役三年后表面无明显锈蚀，平面度保持稳定。

    更令人意外的是，“福建舰”采用电磁弹射系统，对甲板力学性能提出更高要求。特别是弹射轨道区域，需承受高频交变载荷。研发团队开发出第二代甲板钢，加入微量钒和氮，进一步细化晶粒，提高抗蠕变能力。实测数据显示，疲劳极限提升18%，已逼近美国HSLA-115M标准。

    最具象征意义的一幕发生在2023年。俄罗斯北方舰队宣布库兹涅佐夫号大修延期，原因包括甲板严重锈蚀、局部结构疲劳损伤。由于本国钢厂设备老化，无法稳定生产合格甲板钢，俄方通过中间商向中国询价采购。交易并未走官方渠道，而是以民用耐磨钢板名义出口，实际用途未明说。中方既未否认也未确认，仅表示“正常国际贸易”。但逻辑已经逆转。封锁不再有效。反而催生出一套完整的自主研发体系。从材料科学到装备集成，从工艺控制到质量验证，每一个环节都有人死磕到底。

    类似的案例遍布各个领域：

    光刻机虽然落后，但DUV光源已实现国产替代。

    航空发动机叶片虽仍依赖进口单晶材料，但陶瓷基复合材料热端部件进入试用阶段。

    高纯石英砂过去全部进口，如今江苏连云港矿区提纯技术突破，纯度达99.9997%。

    这些进展不是靠灵感爆发，而是制度性投入的结果。国家重点实验室每年固定拨款增长不低于10%。央企科研经费占比提升至营收的5.5%以上。高校工科博士招生规模连续十年扩张，年均增长率7.3%。更重要的是，形成了“外部封锁—内部攻坚—反向输出”的闭环机制。每当一项技术被卡，立刻触发应急攻关程序。工信部牵头，组织产学研联合体，设定时间节点，实行“揭榜挂帅”。成功则奖励，失败不追责。这种机制极大降低了创新风险，让更多人敢于碰硬骨头。

    比如某型高速伺服阀，曾长期依赖德国力士乐产品。用于数控机床液压系统，响应时间须小于10毫秒。国产产品过去只能做到25毫秒，精度差一倍。2021年被列入“卡脖子”清单后，浙江大学与恒立液压联合攻关。重新设计先导级喷嘴挡板结构，采用微型压电驱动器替代电磁线圈。2024年样机测试结果显示，响应时间缩短至8.3毫秒，重复定位精度±0.5μm，已满足五轴联动加工中心需求。

    2022年欧洲能源危机期间，某德企突然停止向中国客户发货高端轴承钢，理由是“产能优先保障本土军工”。此前合作十余年，订单从未中断。这一下才让人清醒：和平时期的供应链，也可能一夜崩塌。所以必须掌握主动权。哪怕成本更高，周期更长，也要建自己的线。不是为了对抗谁，是为了确保任何时候都不会被人一句话就掐住命脉。

    模锻压机造出来，带动了钛合金冶炼进步。甲板钢成功，推动了特种轧机研发……反过来，新设备又为下一代材料提供支撑。

    这个系统不完美。仍有大量短板：高端传感器、EDA软件、极紫外光学元件……某些领域差距还在拉大。但关键是，我们有了应对模式。不再惊慌失措，不再四处求援，而是冷静分析，分步推进。就像那台8万吨压机，启动时没有仪式，完工后也没有庆功宴。它静静地立在那里，每天工作十几个小时，压出一个个决定国运的锻件。油渍斑斑的操作台上，记录本上只有日期、班次、坯料编号、压力曲线。甲板钢生产线也是如此。从熔炼到轧制，全程自动化监控。屏幕上跳动着温度、张力、厚度偏差值。工人穿着蓝色工装，偶尔调整参数，更多时候只是巡视。

    无锡车间里的那台巨兽，至今仍在运行。累计压制锻件超过两万件，故障停机率低于0.3%。最近一次升级加装了AI视觉检测系统，能自动识别表面微裂纹。新的目标是冲击十万吨级——用于下一代战略运输机和空天飞行器结构件。这条路没有终点。某个深夜，值班工程师发现主泵油温异常升高。立即停机排查，发现冷却器滤网堵塞。清理后重启，一切恢复正常。他在日志上写道：“例行维护，无重大异常。”就这么一句话。但在八万吨的压力面前，足够了。

    （请关注文章中透露的工信部建立了应急攻关机制信息！）

     【文章详摘编自“烛影西窗”2025.11.23发表在《百度》上的文章】