עוזר למדינות גדולות להמריא——מחקר סגסוגת טיטניום

מרכז החדשנות למדע וטכנולוגיה של צ'ונגצ'ינג של האוניברסיטה הפוליטכנית הצפון-מערבית ממוקם על גדת אגם מינגיוה ונחשף רשמית באפריל 2021. נכון לעכשיו, צוות מחקר מדעי של כמעט 300 איש מוצב לערוך מחקר מדעי סביב חומרים מסגסוגת טיטניום ליישומי תעופה וחלל .
פרופסור לי ג'ינשאן משמש במקביל כדיקן של בית הספר למדעי החומרים והנדסת החומרים של האוניברסיטה הפוליטכנית הצפון-מערבית והמדען הראשי והמנכ"ל של מרכז החדשנות למדע וטכנולוגיה של צ'ונגצ'ינג של האוניברסיטה הפוליטכנית הצפון-מערבית. לעתים קרובות הוא נאלץ לרוץ ולתקוף את שני הקצוות, וניתן לומר שלוח הזמנים שלו מלא מאוד. בתור המומחה הבכיר במדינה שלי בתחום חומרי סגסוגת טיטניום, תחום המחקר שלו קשור קשר הדוק ל"כוח הגדול והנשק החשוב" של ארצי.
לי ג'ינסאן אמר, למשל, דיאפרגמת סגסוגת טיטניום זו מיועדת לרקטות. על רקטות, לוויינים או כלי נשק מסוימים, אם משתמשים בגומי לאיטום, הטמפרטורה נמוכה מדי וקל להזדקן, אז מייצרים אלסטומר מסוג זה. לקופסת ממברנת המתכת יש ביצועי איטום טובים יותר. דוגמה נוספת היא מסמרות ספירליות. למטוס יכולים להיות עשרות אלפי מסמרות ספירליות, שיכולות להוות יותר מ-5% מהמשקל הכולל של המטוס. זה נבנה במקור מפלדה מבנית מסגסוגת, זה שונה לטיטניום כדי לחסוך במשקל.
מהם היתרונות של סגסוגות טיטניום בהשוואה לחומרים מסורתיים? מהם היישומים העיקריים?
Li Jinshan: זהו החומר בעל החוזק הספציפי והקשיחות הספציפית הגדולים ביותר מבין כל 89 חומרי המתכת. לכן, זה נולד כחלל. כמתכת חלל, יש לה סיכויים גדולים בתחום התעופה והחלל. שנית, יש לו פוטנציאל עצום בתחום התעופה והחלל. הוא עמיד בפני קורוזיה, ולכן סגסוגות טיטניום משמשות גם לשסתומי צנרת בספינות. סוג שלישי של סגסוגת טיטניום תואם ביולוגי במיוחד. הוא משמש גם כחומר ביולוגי ויש לו יישומים רבים בגוף האדם. עם זאת, החיסרון הגדול ביותר של סגסוגת טיטניום הוא היותה תגובתית, תהליך הייצור מורכב מאוד, והוא דורש ציוד וטכנולוגיה גבוהים.
נכון לעכשיו, מהי רמת היכולות של הצוות שלנו בייצור סגסוגות טיטניום ומו"פ בבית ומחוצה לה?
לי ג'ינסאן: צוות המחקר המדעי שלנו בבית הספר לחומרים, האוניברסיטה הפוליטכנית נורת'ווסטרן, נמצא בחזית המחקר ובחזית המדינה מאז השימוש בסגסוגות טיטניום בארצי.
מהי לדעתך המשמעות של פריצות הדרך הטכנולוגיות שלנו בתחום זה?
לי ג'ינסאן: לפני שנת 2000, תעשיית התעופה והחלל של ארצי הייתה מאוד מפגרת. הליבה היא המחסור בחומרים מתקדמים. בעבר, היינו צריכים להסתמך על יבוא חוץ כדי להשתמש בסגסוגות טיטניום. ברגעים קריטיים הם יתנתקו או יסרבו לספק לנו סגסוגות טיטניום. ובכן, מאז שנת 2000, עם ההשקעה של ארצנו בתעשייה הביטחונית, בעיקר בתחום החומרים, חווינו התפתחות מהירה בתחום סגסוגות הטיטניום. באותה תקופה היינו רק 1% מהנתח העולמי. לאחר 20 שנות פיתוח, הפיתוח של סין, המדורגת במקום הראשון בעולם והיא יצרנית טיטניום גדולה, אפשרה את תעשיית הייצור שלנו, במיוחד לתעשיית הייצור הצבאי, ולרמות הציוד להתפתח בצעדי ענק, מכיוון שכמות טיטניום בשימוש יכול למדוד את האיכות של סגסוגות טיטניום. סמל חשוב להתקדמות של כלי טיס.
לי ג'ינשאן: מעבדת המפתח הלאומית של התמצקות תוכננה בעיקר סביב כמה רכיבי יציקה מרכזיים וחשובים של סגסוגות טיטניום או סגסוגות בטמפרטורה גבוהה או סגסוגות אלומיניום וסגסוגות מגנזיום בציוד התעופה והחלל בקנה מידה גדול של ארצי. הוא מניח רבים מצווארי הבקבוק המרכזיים של המדינה.