什麼是國家棟樑？資金中斷後他自掏腰包為中國研製航母電磁彈射器

2月17日，四川衛視在報道綿陽一季度重點工業項目開工的新聞時，畫面上出現了「航空母艦電磁彈射器用材。代表品種：Mn18Cr18N」的文字。這則新聞說明我國正在將Mn18Cr18N高強無磁不鏽鋼作為製造電磁彈射器的一種關鍵材料。電磁彈射器的核心部分是直線感應電動機，由脈衝盤式交流發電機通過循環變換器供電。平均功率由主平台獨立電源供給，在盤式交流發電機的轉子中貯存的動能，可在彈射的2至3秒脈衝時間內釋放出來。這種高功率可給予循環變換器提高電壓和彈射電動機的頻率，簡單講，電磁彈射器技術關鍵在與直線感應電機和高性能儲能設備，這兩項中材料技術十分重要，Mn18Cr18N高強無磁不鏽鋼的國產化讓中國的電磁彈射器和電磁炮技術少走幾年的彎路。

電磁彈射器的峰值功率要求很高，例如美國裝在「福特」號航母上的每部電磁彈射器都採用了4台直線感應電機，單機功率超過30兆瓦，總功率可達到百兆瓦級。直線感應電機如此大的功率需求，對於發電機的供電要求自然也就很大。盤式交流發電機是雙重定子，軸向磁場的永磁機。轉子既作為動能貯存部件也作為產生電力的磁場源，把它放在2個定子之間。轉子以最大6400轉/分的速度旋轉，每個轉子可貯存總計121兆焦的能量。在最大轉速下，每台盤式交流發電機輸出81.6兆瓦的匹配負載。直線感應電機這項技術曾經給我國電磁彈射器研究的帶頭人——馬偉明院士以很大困難，實際上，在2008年以來，我國電磁彈射器在高性能材料技術方面遇到了多次瓶頸，由於項目資金困難，我國早期電磁彈射器技術險些下馬，在這千鈞一髮之際，馬偉明院士從自己的科研成果積累中拿出兩千萬元帶領團隊對這一技術發起攻堅。

我們知道，在發電機轉子的部件中，護環是非常重要的一個部件，其作用是固定轉子兩端的繞組線圈，使它們不會因離心力的作用向外飛出。護環是被熱裝在轉子上，除了承受線圈和自身的離心力，還承受過盈配合的應力。在發電機所有部件中，護環是承受應力最高的部件。此外，護環材料的導磁性能要低，以避免在強磁場中工作而產生渦流，造成能量損失並使溫度升高，因此發電機的護環都是用高屈服強度、良好的塑性、無磁性和較強的抗應力腐蝕性的奧氏體不鏽鋼製造。目前大功率發電機護環用鋼主要是Mn18Cr18N超高氮含量（6000PPM）奧氏體不鏽鋼（抗應力腐蝕護環鋼）。特別是對300兆瓦以上大型發電機來說，Mn18Cr18N是唯一的護環鋼。

我國曾長期採用無鎳高錳奧氏體鋼，如40Mn18Cr3、50Mn18Cr4、50Mn18Cr4WN等作為護環材料。但隨著我國裝機容量的不斷遞增，占發電總量80%的核電或火電發電機的護環均需使用特殊材料Mn18Cr18N不鏽鋼。可是由於這種鋼的技術難度高、加工難度大，我國長期未掌握Mn18Cr18N不鏽鋼的工藝技術，形不成批量生產能力，全部依賴進口，致使發電機護環用鋼Mn18Cr18N成為制約我國電力建設的卡脖子產品。

據了解，太鋼在2007年7月份專門成立了國家緊缺鋼材品種開發組，組織精兵強將進行技術攻關，最終於2008年1月2日成功研製出發電機護環用不鏽鋼Mn18Cr18N鍛件，經系統測試，各項性能指標均達到進口產品水平。2012年，東北特鋼集團北滿特鋼經過技術攻關，調整了工藝，生產的Mn18Cr18N發電機無磁護環不鏽鋼鍛件衝擊功達到了450焦以上，達到了國際領先水平。