周亦冑，中國科學院金屬研究所研究員、博士生導師，中國科學院金屬研究所師昌緒先進材料創新中心常務副主任、高溫合金研究部課題組組長、科技創新領軍人才、科技部“創新人才推進計劃”中青年科技創新領軍人才入選者。榮獲中國產學研合作創新成果獎一等獎、中國產學研合作創新獎個人獎、遼寧省“五一獎章”。
學成歸來，帶領團隊攻克難關
航空發動機是國防武器裝備不可或缺的先進動力推進系統，被譽為“工業皇冠上的明珠”。衡量航空發動機先進性的關鍵指標是發動機的推力和推重比的關鍵配件——單晶高溫合金葉片。單晶葉片的制造工藝十分復雜，尤其是具有復雜氣冷通道結構的單晶葉片制造難度更大，經常會出現雜晶、偏離預定晶體取向等問題。在航空發動機極端苛刻環境下，存在這些缺陷的單晶葉片非常脆弱，在極短的時間內就會發生斷裂或者熔化，造成發動機出現嚴重的安全事故。因此，在單晶葉片制造過程中，必須嚴格控制這些缺陷的發生。以前，由於缺少對單晶鑄造缺陷形成機制的深入認識，長期以來我國主要是靠經驗積累和反復試制來減少這些缺陷，導致單晶葉片鑄件的合格率非常低。對於一些使用新型合金鑄造的復雜結構單晶葉片，我國甚至不能鑄造出可用的單晶葉片。
周亦冑研究員從英國伯明翰大學學成歸國后來到中國科學院金屬研究所，帶領研究團隊系統地開展了單晶葉片凝固缺陷形成機制的基礎科學研究。他查閱大量國內外文獻，以敏銳的洞察力和高超的智慧，設計出科學合理的實驗方案。實驗過程中為了全面、快速地掌握第一手實驗結果，他堅持深入一線進行模具設計、蠟模組合、鑄造實驗、樣品制造以及觀察分析。在完成實驗室研究工作后，他又帶領科研團隊到葉片制造廠進行更為全面的生產性驗証。他們根據單晶葉片鑄造缺陷的形成機制提出了多項工程上行之有效的鑄造缺陷控制措施，並形成了一整套單晶葉片規模化制造的全流程控制技術。
在他的帶領下，研究團隊為航空領域研制出了多種單晶葉片，解決了多種單晶葉片從無到有的問題。其中標志性的一項成果就是採用我國最新型的第二代單晶高溫合金DD405、DD432成功鑄造出了新型航空發動機的高壓渦輪單晶葉片。這些單晶葉片在發動機試車考核中表現優越，標志著我國在復雜結構單晶葉片制造技術上取得了重要進展，得到了發動機設計單位的高度評價。鑒於在單晶高溫合金及葉片方面研究成果突出，周亦冑研究員曾獲中國產學研合作創新成果獎一等獎、遼寧省“五一獎章”等獎勵及榮譽。
悉心耕耘，開拓創新鑄就輝煌
高溫合金葉片鑄造時需要通過澆道與冒口設置來保証葉片中不出現凝固缺陷。鑄造后澆道與冒口內的高溫合金不允許在航空發動機零部件制造中重復使用，因此高溫合金葉片鑄造過程中產生出的廢料常常高達總用料的70%以上。單晶高溫合金材料的基體為鎳元素，其中含有錸、釕、鉭、鎢、鉬、鈷等稀有貴重金屬。錸作為一種重要的戰略稀缺金屬，在世界范圍內儲量不足1萬噸，而我國的保有儲量僅為200余噸，價格約為3萬元/千克，使得含錸單晶高溫合金材料的價格非常昂貴，例如含錸的第二代單晶高溫合金價格為250萬元/噸，含錸的第三代單晶高溫合金價格達到400萬元/噸。如此高昂的材料價格對我國以及美歐等國來說都是巨大的經濟壓力。目前我國已開始大量採用第二代單晶高溫合金制造航空航天發動機單晶葉片，但在生產過程中產生出大量含錸高溫合金廢料。由於缺少相關分離提取技術，使得合金廢料中的錸、釕、鉭、鎢、鉬、鈷等高價值元素，隻能被當作鎳對待，造成極大的資源浪費和經濟損失。
為了緩解這種高昂材料價格給我國航空航天發動機單晶葉片制造帶來的巨大壓力，周亦冑研究員提出了從高溫合金廢料中回收再利用稀貴金屬元素的思路，並開始醞釀在金屬研究所組建稀貴金屬資源再生循環利用實驗室。由於國外封鎖這方面的研究成果與技術方案，我國在從高溫合金廢料中回收稀貴金屬方面的可參照經驗幾乎是零。作為開拓者，採用何種技術路線成為周亦冑研究員組建這個新實驗室所面臨的最大難題。為了少走錯路、彎路，他不辭辛苦到全國各地與資源循環利用專家進行討論，分析各種方法回收處理高溫合金廢料的可行性。經過反復論証，他最終確定了採用“電化學溶解法”多步分離提取高溫合金廢料中稀貴金屬元素。隨后，他在金屬研究所組建起一支具有電化學腐蝕與化學分離提取研究背景的科研隊伍，探索了高溫合金廢料電化學溶解、沉澱分離、萃取分離、離子交換分離、金屬化合物重結晶提純、金屬化合物氣體還原等環節中的關鍵科學與技術問題。經過反復的實驗摸索，他與研究團隊建立起了從高溫合金廢料中分離回收稀貴金屬元素的技術路線，實現了從高溫合金廢料中分離回收錸、釕、鉭、鎢、鉬、鈷、鎳等稀貴金屬元素的目標，同時形成了與之配套的高溫合金低成本制造技術，該技術可使第二、三代單晶高溫合金的制造成本顯著降低。
為了盡快把研究成果推廣到其它領域，他還牽頭成立了沈陽市稀貴金屬再生循環利用工程技術研究中心，為沈陽市的汽車、電子、能源等行業提供從廢棄物中獲取稀貴金屬資源的相關技術和服務，為推動遼寧地方經濟的可持續發展發揮了重要作用。
