钼合金蒙皮是返回地面卫星裙部的最外层,在卫星发射时要承受震动冲击;在轨道运转时承受±150℃冷热交变应力;返回大气层时蒙皮又承受气体摩擦,加热到1430℃以上高温。因此它也是返回卫星的最关键高温结构件之一。
该项目1969年开始预研,由航天材料所负责。他们委托上海研制Mo-0.5Ti合金板材,该所进行防护处理。他们采用表面镀铬工艺,但试验进展缓慢,技术不过关。当时航天材料所和金属所都划归十六研究院。1969年12月11日由16院和5院召开的协调会议上决定,防护工作增加金属所参加。航天材料所仍进行镀铬工艺,金属所则采用渗硅工艺,同时进行模拟件试验。
1970年2月28日负责卫星研制任务的某研究院给十六院发函。文中称“根据国防科委最近指示,要求任务提前完成。我院考虑时间紧迫,在目前研制的基础上决定卫星裙部蒙皮采用钼合金,抗氧化涂层采用渗硅方案,该项任务由您院金属所承担。
当时作出这项决定有两个原因,一个是在预研阶段镀铬和渗硅工艺比较性试验,渗硅模拟件几项主要试验均优于镀铬;还有一个原因是该院科技部人员是中科院新技术局调过去的,对金属所实力有信心,加上李薰所长的威望,坚信会很好完成这项紧急任务。事后该院科技部负责材料工作的贾玉玢给我们说,这个决定在他们部内也有分歧,希望你们一定要干好,我们这个决定也是冒一定风险的。
由于上海方面钼板材工作质量不过关,不能及时提供合格材料。该院和我们商量是否钼板工作你们也承担过来?这个意见带回所里后,李所长非常慎重,立即派出加工室和冶炼室的相关人员进行调研。上海方面冶炼,开坯和轧板由三个工厂分别完成,环节多协调困难,离金属所又太远。这时我们就重点放到沈阳苏家屯有色合金加工厂调查。该厂虽然设备不如上海好,但冶炼、开坯、轧板都有,并已生产过钼材,也有一定经验,基本具备条件。与该厂协商讨论后,他们表示也愿意承担此试制工作。
在此基础上1970年4月1日金属所与有关方面签定了《Mo-0.5Ti板材料研制任务书》。主要技术条件为:板材730×300×0.3m/m,厚度公差+0.02~-0.03m/m,σb≥70kg/mm2,纵向δ≥15%,横向δ≥7%。
当时一般科研合同都由主管科研的科技领导(王连东)签署,但这次他们提出:因任务重大必须要双方主管业务的最高领导签字。甲方由航天专家,有关方面负责人孙家栋签字(后来担任七机部副部长,总工程师,航天首席科学家,院士)。金属所由李薰亲自签字,现原件存于科技档案中。我在科技处工作几十年这是首次也是唯一的一次。
当时甲方深知板材研制的难度,文革时期生产秩序不正常,重点单位有军管会或军代表主持工作。还有一种情况,在当时气氛下抓生产非常困难。记得任务没正式下达前,我们去该院详细汇报我所的初步安排,得到他们的完全信任,并透露科技部已确定把此务交给金属所。回所后我向领导汇报大家都很高兴。一天下午我去室里,当时都在政治学习,念报纸。空隙时间大家急切问任务情况,我简短说明后大家都高兴。没过两天有意见反映到科技处,说我以生产压革命云云。为此,应我们要求,该院科技部贾玉玢同志亲自携带时任国防科委领导的亲笔信和公函给当时沈阳军区领导,请他们支持该项工作,这在当时环境下果然非常奏效。军代表杨群是我所革委会主任,他非常重视和支持此项任务,也十分支持李所长工作,在金属所定为一号任务,全所上下开绿灯,创造了十分良好的工作环境,苏家屯有色合金加工厂也是如此。为保证任务的完成,我所有比较好的管理水平和经验,就是组成任务组统一指挥、协调工作。
我所和产业部门研究所不同,我们是以学科建室,产业部门是以产品型号建室。我们科学院系统的学科建室有利于学科发展和学术交流,但对搞一些产品需要多学科参与时就受到限制。为解决这个问题,就发展一种任务组的形式。即人员、设备仍属于原研究室,但涉及研究进度、工作安排等由任务组实行统一指挥,任务完成后再各回各室。实践证明这是一种行之有效的方式。
任务组成立后,由李薰和庄育智任课题负责人,研制中的重大技术问题、进度和质量问题均由他们直接处理和解决。一般的日常管理工作则由科技处负责。科技处由分管科研的王连东管理,并指派我负责该任务组的日常的组织、管理和全程跟踪服务工作。
任务组的第一件任务是分解课题,选准课题负责人,几经周折和变动,最终的分课题和负责人是:
1.Mo-0.5Ti板材研制,负责人徐有容,由加工室和材料室冶炼组参加;2.板材金相、热处理和成型定型工作,负责人庄育智;3.抗氧化与高辐射涂层工作,负责人李铁藩;4.波纹板与平板的焊接,负责人梁勇;5.材料探伤,梁金忠负责;6.材料的物性测试由周本濂负责;7.化学分析由陈存之负责。还有机械加工厂全力承试样加工,工夹具制造和土设备加工等等。
钼合金板材研制是整个任务的核心,也是最关键,最难的部分。 钼合金材料的研究工作,我所原有很好的基础,做出过钼合金顶头等成果,但轧制高质量薄板尚缺乏实践。由于冶炼加工都属大型设备,我所根本没有,完全靠工厂,他们又是生产单位,很难进行反复试验工作。因此,整个板材研制任务就几乎全部在苏家屯有色合金加工厂进行,有些分析、测试等工作在实验室完成。鉴于此情况,当时组织了小分队下厂与工厂组成三结合试制小组开展工作,开始还算顺利,很快第一批板材试制出来,虽然质量没完全达到标准,但有了材料可以开展板材波纹板成型和涂层焊接等工作。
随着工作深入,板材质量问题就逐渐暴露出来。主要是板材酸洗后发现局部有“大花脸”现象,但测试性能往往波动不大;经过渗硅处理后,“大花脸”位置的塑性显著降低,又叫“局部脆”。经过多次分析认为:主要是板材质量问题,与渗硅工艺无关。经过几批板材试验,此问题仍然没有得到解决。这时李所长把当时已靠边站的原加工室主任徐作华、徐有容解放出来,主持板材试验。他们与有关人员一起下厂调研,对出现问题产品进行分析,提出产生“局部脆”和“大花脸”主要是由于钼锭小,挤压比不够,柱状晶没完全破碎(特别是锭中心部分)造成的,在以后轧制过程中,残余的柱状晶消除不掉,而造成局部性能变脆。找出原因后,他们提出相应解决办法:如加大挤压比或多次锻造使柱状晶完全破碎,并配以相应的热处理,有可能使问题得以解决。有了这个认识只是第一步,如何说服工厂的技术人员和工人师傅相信,并能配合工作又成为解决问题的关键。这时李所长亲自带领他们去找到厂总工程师姜忠林和主管厂长,先做通厂领导工作,与厂领导一起找到车间主任尹长泰和技术人员及工人班长一起讨论,反复分析解释,统一了认识,为下一步试制创造了条件。经过几次试验后板材的“局部脆”的问题基本解决。
板材冲压波纹板工作在某研究院的工厂进行,我所负责技术指导,刚开始冲压试验不顺利,成品率低,主要还是板材塑性不均匀,板材的纵向延伸率和横向延伸率相差大。为改善板材冲压性能,采用了交叉轧制工艺,结果是板材纵向延伸率有所降低,而横向延伸率明显提高,其冲压波纹板的成品率明显提高。由于改变工艺,导致钼板纵向延伸率低于板材验收标准,经反复协商,设计部门就是不肯改变标准。最后我们邀请结构设计师汪丙麟来一起讨论,李所长亲自参加。在讨论会上李所长反复强调:板材交叉轧制改善了板材的各向异性性能,对冲压工艺和使用性能都十分有利。设计部门提出的指标是参照国外产品标准,并以此进行计算设计,改变指标十分慎重。李所长见设计师有些犹豫,怕负责任,接着说回去跟总设计师(结构室主任齐发韧)说,就说这是我说的。最终设计部门同意了李所长的建议,才使工作得以顺利进行。
研制工作中还发生过一次重大责任事故,对该任务影响很大。1972年3月,用于正样生产的钼板有100余张被剪短,并且打钢印号码时打错位置,造成人为缺陷。这可急坏了所有研制人员。必须要重做,并在规定的时间弥补这一事故造成的损失,因此要重新买钼条、炼锭、开坯、轧制……。当时是计划经济时代,钼条属于国家统调产品,市场上买不到,无奈只有向冶金部军工办求援。军工办高杰司长十分支持,急令从珠州某厂调拨钼条。
最大的难题出在苏家屯有色合金加工厂,厂里从上至下都有气,埋怨情绪占上风。由于时间已经很紧,要重新生产钼板需加班加点大干,下边与工厂沟通很困难。为了完成任务,李所长在军代表杨群主任陪同下,亲自去厂找当时管生产的厂长和总工程师姜忠林,同时驻厂军代表也一同参加会见。李所长首先发言,对前一段工厂工作给予高度肯定,并主动作自我批评,表示这次出现的问题是金属所工作失误造成的,与工厂无关,责任在我所。既然出了问题总得解决,以保证卫星上天这个大局,希望厂方能做好工人师傅和技术人员工作,两家团结起来,把失去的时间抢回来,确保高质量完成任务。李所长的诚恳自我批评,厂方领导都很感动,表示积极做好上下各方面的工作,立即优先安排生产计划等。
李所长主动提出去车间直接与生产工人和技术人员见面,在厂领导陪同下去了车间 。李所长又态度诚恳地向工人们表示道歉,说这次的错误在我们,请大家谅解。并对前段工作表示满意和感谢,陆续有工人和技术人员发言,气氛良好,终于化解了这次困难。
回来后李所长对我们说:“你们看那些工人们都有气,咱们认真承认了错误,和他们认真地交谈,大家气消了,心平气和,这样下一步工作才能进行做好。
所领导对这次意外事故格外重视,整个任务组开展全面的检查,查漏洞、查隐患、查安全,并相应建立严格的制度。对两位事故当事人由保卫处负责调查处理,经查些次事故主要是两位当事人工作粗心大意所致,也缺乏检查监督等相关制度。1972年11月7日对当事人做行政记大过和行政警告处分。
通过这件事给我们工作敲了警钟,完善了自检、互检、综合评价等一套制度和办法。为保证板材质量,每张板材均取样分别做σb和δ%、金相检验,整张板材都要探伤……,这种工作量相当庞大。最后复查有几万个数据,经校对竟发现无一差错,这也是一个奇迹。