周亦胄，中国科学院金属研究所研究员、博士生导师，中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心常务副主任、高温合金研究部课题组组长、科技创新领军人才、科技部“创新人才推进计划”中青年科技创新领军人才入选者。荣获中国产学研合作创新成果奖一等奖、中国产学研合作创新奖个人奖、辽宁省“五一奖章”。
学成归来，带领团队攻克难关
航空发动机是国防武器装备不可或缺的先进动力推进系统，被誉为“工业皇冠上的明珠”。衡量航空发动机先进性的关键指标是发动机的推力和推重比的关键配件——单晶高温合金叶片。单晶叶片的制造工艺十分复杂，尤其是具有复杂气冷通道结构的单晶叶片制造难度更大，经常会出现杂晶、偏离预定晶体取向等问题。在航空发动机极端苛刻环境下，存在这些缺陷的单晶叶片非常脆弱，在极短的时间内就会发生断裂或者熔化，造成发动机出现严重的安全事故。因此，在单晶叶片制造过程中，必须严格控制这些缺陷的发生。以前，由于缺少对单晶铸造缺陷形成机制的深入认识，长期以来我国主要是靠经验积累和反复试制来减少这些缺陷，导致单晶叶片铸件的合格率非常低。对于一些使用新型合金铸造的复杂结构单晶叶片，我国甚至不能铸造出可用的单晶叶片。
周亦胄研究员从英国伯明翰大学学成归国后来到中国科学院金属研究所，带领研究团队系统地开展了单晶叶片凝固缺陷形成机制的基础科学研究。他查阅大量国内外文献，以敏锐的洞察力和高超的智慧，设计出科学合理的实验方案。实验过程中为了全面、快速地掌握第一手实验结果，他坚持深入一线进行模具设计、蜡模组合、铸造实验、样品制造以及观察分析。在完成实验室研究工作后，他又带领科研团队到叶片制造厂进行更为全面的生产性验证。他们根据单晶叶片铸造缺陷的形成机制提出了多项工程上行之有效的铸造缺陷控制措施，并形成了一整套单晶叶片规模化制造的全流程控制技术。
在他的带领下，研究团队为航空领域研制出了多种单晶叶片，解决了多种单晶叶片从无到有的问题。其中标志性的一项成果就是采用我国最新型的第二代单晶高温合金DD405、DD432成功铸造出了新型航空发动机的高压涡轮单晶叶片。这些单晶叶片在发动机试车考核中表现优越，标志着我国在复杂结构单晶叶片制造技术上取得了重要进展，得到了发动机设计单位的高度评价。鉴于在单晶高温合金及叶片方面研究成果突出，周亦胄研究员曾获中国产学研合作创新成果奖一等奖、辽宁省“五一奖章”等奖励及荣誉。
悉心耕耘，开拓创新铸就辉煌
高温合金叶片铸造时需要通过浇道与冒口设置来保证叶片中不出现凝固缺陷。铸造后浇道与冒口内的高温合金不允许在航空发动机零部件制造中重复使用，因此高温合金叶片铸造过程中产生出的废料常常高达总用料的70%以上。单晶高温合金材料的基体为镍元素，其中含有铼、钌、钽、钨、钼、钴等稀有贵重金属。铼作为一种重要的战略稀缺金属，在世界范围内储量不足1万吨，而我国的保有储量仅为200余吨，价格约为3万元/千克，使得含铼单晶高温合金材料的价格非常昂贵，例如含铼的第二代单晶高温合金价格为250万元/吨，含铼的第三代单晶高温合金价格达到400万元/吨。如此高昂的材料价格对我国以及美欧等国来说都是巨大的经济压力。目前我国已开始大量采用第二代单晶高温合金制造航空航天发动机单晶叶片，但在生产过程中产生出大量含铼高温合金废料。由于缺少相关分离提取技术，使得合金废料中的铼、钌、钽、钨、钼、钴等高价值元素，只能被当作镍对待，造成极大的资源浪费和经济损失。
为了缓解这种高昂材料价格给我国航空航天发动机单晶叶片制造带来的巨大压力，周亦胄研究员提出了从高温合金废料中回收再利用稀贵金属元素的思路，并开始酝酿在金属研究所组建稀贵金属资源再生循环利用实验室。由于国外封锁这方面的研究成果与技术方案，我国在从高温合金废料中回收稀贵金属方面的可参照经验几乎是零。作为开拓者，采用何种技术路线成为周亦胄研究员组建这个新实验室所面临的最大难题。为了少走错路、弯路，他不辞辛苦到全国各地与资源循环利用专家进行讨论，分析各种方法回收处理高温合金废料的可行性。经过反复论证，他最终确定了采用“电化学溶解法”多步分离提取高温合金废料中稀贵金属元素。随后，他在金属研究所组建起一支具有电化学腐蚀与化学分离提取研究背景的科研队伍，探索了高温合金废料电化学溶解、沉淀分离、萃取分离、离子交换分离、金属化合物重结晶提纯、金属化合物气体还原等环节中的关键科学与技术问题。经过反复的实验摸索，他与研究团队建立起了从高温合金废料中分离回收稀贵金属元素的技术路线，实现了从高温合金废料中分离回收铼、钌、钽、钨、钼、钴、镍等稀贵金属元素的目标，同时形成了与之配套的高温合金低成本制造技术，该技术可使第二、三代单晶高温合金的制造成本显著降低。
为了尽快把研究成果推广到其它领域，他还牵头成立了沈阳市稀贵金属再生循环利用工程技术研究中心，为沈阳市的汽车、电子、能源等行业提供从废弃物中获取稀贵金属资源的相关技术和服务，为推动辽宁地方经济的可持续发展发挥了重要作用。
