冶金专家:陈正球

作者:中国科学技术专家传略              发布时间:2014-12-22


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    陈正球,粉末冶金技术专家,我国钨钼粉末冶金领域的带头人之一。研制发明了钨渗铜材料,用于我国第一代固体燃料火箭关键部件,为我国固体燃料火箭发展作出了重要贡献。研制成功核试验专用钨合金壳体材料。创建了国内首台用于难熔金属粉末冶金制品的高温烧结、浸渗等专用设备。

陈正球,1922年出生于湖南省浏阳县的一个农民家庭。1940年初中毕业后,他考入湖南省立高级工业学校学习机械专业。1943年毕业后,由学校介绍到湖南邵阳宝庆炼铁厂工作,5个月后又转而投考湖南大学,1945年被录入修班学习1年,1946年秋转入湖南大学矿冶系学习。1949年在该校加入中国共产党。同年10月陈正球离校赴东北参加工作。194912月被分派在鞍山钢铁公司机械制造总厂工作。先后在轧辊制造车间实习,到本溪及抚顺两地钢铁厂学习电炉炼钢,掌握了多个钢种的冶炼工艺。1953年,他被安排在鞍钢机械制造总厂车间20吨平炉及铸造工段实习。同年6月,任新成立的无缝钢管穿孔顶头生产工段的副段长,主要负责安装1500千克电弧炉,并制定了顶头合金的冶炼及铸造规程。1953年获得鞍钢三大工程竣工一等奖。

19554月他被调入鞍钢工程技术处工作,参加第二炼钢厂平炉建筑工程监督检查工作,同年7月调入第一炼钢厂学习平炉冶炼操作。19563月,派赴唐山钢厂学习转炉炼钢3个月。19568月调公司中央实验室炼钢室开展试制新钢种、产品质量分析及研究试验等工作。

19586月起,陈正球调入钢铁研究院五室,担任难熔金属专业组专题组长,负责真空自耗及非自耗电弧炉的研制工作,在国内首次于实验室中熔炼出难熔金属合金。开展了铌基合金的研究工作,他是我国铌合金研制的先驱工作者之一。亲自设计了真空烧结设备,如钨丝炉、真空钼丝炉、真空碳管炉、万能烧结炉等。其中真空碳管炉被推广到其他单位应用。

1961年他转到新成立的难熔合金研究室。从1964年起,开始从事难熔金属粉末冶金的研究,他负责研制固体燃料火箭发动机多孔钨渗低熔点金属喷管喉衬的任务。钨渗铜喉衬成功地应用于“巨浪一号”潜地导弹,并在其他型号的战术导弹上应用,“新型喉衬材料” 获1984年国家发明二等奖。研制成功模拟核试验用的钨合金壳体材料,1989年获得国家发明三等奖。他设计制造了我国第一台2300℃钨棒发热体的高温烧结炉,后又主持设计和制造了大型2400℃中频感应烧结炉,“20002300℃大型通氢钨发热体烧结炉”成果于1985年获得国家发明三等奖;根据他的建议,利用鞍钢的废轧辊,组织设计加工,建立了我国第一台内腔直径为400mm的大型冷等静压机;在多孔钨浸渗低熔点金属工艺设备上,他提出方案,设计建造了我国第一台真空—通氢浸渗炉,1986年“真空通氢熔渗炉及熔渗工艺”成果获得冶金工业部科技进步四等奖。

陈正球在钢铁研究总院难熔合金研究室担任专题组长、高级工程师和教授级高级工程师。1990年获国务院颁发的政府特殊津贴。1978年被授予全国冶金战线劳动模范称号。1985年获冶金工业部“三抓任务”(通讯卫星、洲际导弹和潜地导弹用金属材料)先进个人特等奖。

研制成功固体燃料火箭发动机用钨渗铜材料

固体燃料火箭发动机的喷口喉衬是发动机的最关键部件,要求喉衬在无冷却的条件下承受3200℃以上高温,并耐含固体粒子的高速燃气流的烧蚀和冲刷,经受严酷的热震而不破裂。19653月航天部四院向钢铁研究院提出研制难熔金属喷管喉衬的任务。多孔钨渗低熔点金属自发汗冷却喉衬是其主要研制方案之一,陈正球担任了该课题组组长。他带领课题组艰苦创业,在一年多的时间内建成了难熔金属粉末冶金材料研制的一系列关键工艺设备。

在此基础上,进行了大量的纯钨颗粒配比试验,以及压型、烧结、浸渗等工艺条件的探索。特别是选择了以铜作为浸渗剂代替美国采用的银,这是一大革新,不仅价格低廉而且性能优异,加工性能好。1970630日在内蒙古自治区召开喉衬材料会议,并进行“巨浪一号”火箭第一级大发动机固定式四喷口钨渗铜喉衬地面点火试车,获得圆满成功,喉衬完好无裂纹。会议确定:用钨渗铜材料作为“巨浪一号”火箭发动机喉衬。

之后,国家给钢铁研究院下达批量生产钨渗铜喉衬坯料的任务。19816月进行陆上发射用钨渗铜喉衬装配的“巨浪一号”两级运载火箭及19829月进行水下发射试验,均获圆满成功。1984年,“新型喉衬材料”获国家发明二等奖。

钨渗铜喉衬在难熔材料中虽具有优异的抗热震性能,但仍偶尔出现断裂问题,也曾发现部分喉衬有渗铜不均现象。为了确保所使用喉衬的质量。19825月由冶金、航天两部组织钨渗铜喉衬的无损检验攻关组,用超声波及电子加速器方法,研究无损检验技术,经过一年的努力,表明两种检测技术都是可行的。此后,确定大型发动机的钨渗铜喉衬在装机前均进行无损检验。

钨渗铜材料又进一步扩大到其他型号的战术导弹上应用,如“鹰击-8”、“上游-2”、“红卫-7”、“东风-11”等发动机喉衬及高温传感器、燃气舵、导弹端头等方面。

钨渗铜材料的研制成功,解决了我国第一代固体燃料火箭的喉衬材料,并为发展其他型号固体燃料火箭发动机提供了关键材料。该课题建立的大型粉末冶金工艺设备,为电子工业,核工业以及军工、医疗、建材等工业提供了不少特种制品,为我国难熔金属粉末冶金的发展起到了重要作用。

研制成功氢弹试验专用钨合金壳体材料

钨是核工程中重要的材料之一。钨在室温下是脆性材料,很难切削加工,无法制成形状复杂的壳体材料。美国于1972年才开始有研制钨合金作核工程材料的报道,且无确切牌号。根据国防科研发展的需要,我国于1970年提出研制密度大于18/立方厘米、密度均匀和加工性能良好的半球形钨壳体材料任务。任务下达到钢铁研究院后,立即组织以陈正球为首的难熔金属专业技术力量,采用粉末冶金工艺做了大量的实验研究工作,研制出满足核试验要求的专用钨合金,并建立起生产大型钨壳体的工艺设备。研制出的98W专用合金,降低了钨的室温脆性,改进了切削加工性能,是一种很好的工程材料。该工作具有独创性,填补了国内的空白,于1989年获得国家发明三等奖,为我国的核试验工程作出了重要贡献。

 

亲自动手建立国内首台用于难熔金属粉末冶金的关键新设备

粉末冶金方法是获得难熔金属材料及制品最经济有效的方法。为此,首先要自行解决制造大型等静压力机,以解决大尺寸坯料的成型问题。1964年陈正球与院设计室同事紧密配合,并利用鞍钢废轧辊做高压缸体坯料,创建了我国第一台φ400毫米×1400毫米、单位压力为250兆帕的大型等静压机。

烧结喉衬这类钨制品要求达到2300℃的温度,陈正球带领相关技术人员自19655月开始,亲自设计并自己动手制造高温电阻烧结炉,温区φ130毫米×600毫米,最高设计温度达2300℃。该设备于1966年年底投入生产使用。这台设备的建造成功是一件有创造性的成果,为建设大型钨棒发热体高温炉提供了设计参数。接着又把炉腔扩大,建成了温区φ320毫米×800毫米、设计温度为2300℃的大型钨棒炉。这种高温烧结炉具有设备构造简单、操作方便、投资费用低、生产效率较高、安全系数高、节约能源等优点,在国内得到大范围的推广。

为解决上述高温电阻烧结炉使用寿命短,烧结温度偏低的问题,陈正球和同事合作,根据难熔合金发展的需要提出用大型钨管做发热体建造中频感应高温烧结炉,由院设计室设计,机修厂制造,紧密结合,联合攻关。该设备于1970年建造成功,烧结温度达到设计温度2400℃,突破了我国发展近代大型难熔粉末制品的烧结设备关。“2000~2300大型通氢钨发热体烧结炉”于1985年获得国家发明三等奖。

上述两类高温烧结炉为我国航天、核工业、电子、冶金、机械等部门生产了大量钨钼粉末冶金制品,解决了国防军工急需的材料。从1967年开始,冶金、航天、电子、建材等部门所属的十多个科研和生产单位,先后前来学习高温炉技术,并建成同一形式的设备,生产了大量的产品。

多孔钨渗低熔点金属需要熔渗设备。在该设备研制成功之前,国内外流行的多孔钨渗低熔点金属工艺是将压制的钨坯装入料舟中,按坯料中存在的孔隙,计算出所需低熔点金属(如银)量,将此重量的低熔点金属块放在压坯上,然后在一定温度下使低熔点金属渗入坯料。这种方法的缺点是坯料内部的气体不易逸出,成品中气孔残留率为5%10%,导致产品内部产生缺陷,相对密度偏低。

以陈正球为首的专题组,创建了立式真空-通氢熔渗炉及熔渗工艺,创新性地采用毛细管吸入原理,自下往上渗入,并可真空除气,达到成品中残留气孔率仅为2%的指标,大大提高了钨渗铜材料的合格率,产品质量达到国际水平。同时该设备设计合理、产量大,解决了国防和民用高质量熔渗材料的大批量生产问题。该项目获1986年冶金工业部科技进步四等奖。

陈正球具有丰富的基层技术工作经验,以及历来具有的对所承担工作的高度责任感,科学研究工作态度严谨,富于创造性,亲自动手,深入实际,对我国国防尖端事业以及难熔合金、粉末冶金的开创和发展,作出了重要贡献。

                                            (熊  宁)

  

192232    出生于湖南省浏阳县。

19401943      在湖南省立高级工业学校机械系学习。

1944            任湖南宝庆炼铁厂见习技术员。

1945            湖南大学先修班学习

19461949      在湖南大学矿冶系学习。

19491958      在鞍山钢铁公司机械制造总厂、工程技术处、第一炼钢厂、中央实验室任技术员。

19581987      在钢铁研究院高温合金研究室、难熔合金研究室专题组任组长、高级工程师、教授级高级工程师。

1987            离休

2010年元月       病逝于北京

 

主要论著

1、     陈正球. 难熔金属的性能、用途及其新发展. 新金属材料,19751.

2、     陈正球,韦昂邦,唐平华. 真空渗铜炉及熔渗工艺. 粉末冶金,19822.

3、     陈正球. 钨渗铜材料的抗热震研究. 粉末冶金,19831.

4、     李树杰,陈正球. 氧化钨还原过程中SiAlK掺杂机制的探讨. 上海金属(有色金属分册),198342.

5、     李树杰,陈正球. 第一次还原温度对掺杂钨丝高温抗蠕变性能的影响及其机制的探讨. 上海金属(有色金属分册),198343.

 

 

 

 

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