本报记者 张梅
重型燃气轮机（简称重燃）是大国重器，关乎国家能源安全和国防安全，被誉为制造业皇冠上的明珠。从2005年起，西安交通大学王铁军团队就前瞻性地开始了我国重燃制造基础研究，攻克了重燃高温叶片热障涂层制备的关键技术难题，实现了我国重燃关键核心技术研发从0到1的转变。团队“重型燃气轮机热障涂层制备关键技术与评价方法及应用”项目荣获2019年陕西省技术发明奖一等奖。
重型燃气轮机是高新技术密集的重大装备，是高效清洁发电系统的核心动力装备、先进船舰的驱动设备等，具有极高的战略地位和巨大的市场前景。长期以来，只有美国、日本、德国等极少数发达国家能够自主研发重型燃气轮机。我国开始自主研发重型燃气轮机之时，无核心技术、无验证手段、无系统基础研究。
王铁军介绍，研发重型燃气轮机之所以难度大，不仅仅因为其高新技术密集，而且每一项技术的突破都必须经历“基础理论→单元技术→零部件实验→系统集成→综合验证→产品应用”全过程，研制过程十分复杂而漫长。这也是为什么只有极少数发达国家能自主研发重型燃气轮机的原因所在。
2006年，西安交通大学联合东方电气集团东方汽轮机有限公司等，承担了我国重型燃气轮机制造领域的第一个国家973计划项目，2012年项目获滚动支持。这也成为国家973计划支持的仅有的两个重型燃气轮机制造项目。作为首席科学家，王铁军带领团队正式向自主研发重型燃气轮机这一世界级工业难题发起了挑战。
“我们就是要沉下心来，集中攻克关键核心技术及相关的基础科学问题！”王铁军表示。
高温叶片热障涂层是国际公认的重型燃气轮机制造关键核心技术之一。与航空发动机相比，重型燃气轮机高温叶片热障涂层的特点是服役时间长、隔热面积大。“其技术难点在于大面积均匀化、批次稳定性和低成本制造，另外，我们尚缺乏相关的实验验证手段。长期以来，国外对我国实行严格技术封锁，我们必须走自主研发之路，攻克关键基础科学问题，解决关键核心技术‘卡脖子’难题。”王铁军介绍。
15年来，王铁军团队坚守承诺，以攻克“卡脖子”关键核心技术瓶颈为使命，通过校企协同创新，将基础理论研究融入企业实践，攻克了先进重型燃气轮机高温叶片热障涂层制备的关键核心技术，研发了高温强度实验装置，建成了综合冷效实验系统，初步形成了我国重型燃气轮机高温叶片热障涂层制备与实验验证能力。
在理论研究方面，团队创新了重燃热障涂层的强度理论，揭示了涂层表面裂纹增韧和失效机理，建立了涂层多尺度烧结物理和力学模型，发明了应变容限可控、梯度抗烧结涂层设计方法，解决了大面积、高隔热、长寿命热障涂层设计的难题。
试验验证条件是先进重型燃气轮机自主研发能力的重要标志。在高温强度实验技术方面，团队突破了快速大面积加热技术，自主研制了梯度热冲击试验装置，相关指标优于国外同类装置，解决了我国重型燃气轮机大面积热障涂层高温强度考核的难题，填补了我国空白。
与此同时，王铁军带领团队出版了我国第一套《先进燃气轮机设计制造基础》专著系列7卷8册，获2019年中华优秀出版物图书奖。
在与企业协同创新的15年中，团队将基础理论研究成果应用于企业实践，制定了系列标准和技术规范，突破了重型燃气轮机高温叶片热障涂层大面积、均匀化、低成本制备的技术难题，首次实现了我国重型燃气轮机高温叶片热障涂层的自主生产，应用于我国首台F级50兆瓦重型燃气轮机自主研发，实现关键核心技术从0到1的转变。据了解，该技术还推广应用于航空发动机高温叶片、重型燃气轮机其他高温部件热障涂层的制备等。
2019年9月27日，我国首台F级50兆瓦重型燃气轮机整机点火试验一次成功。这标志着我国在重型燃气轮机领域，历经10余年关键技术攻关，拥有了自主bbin客户端，打破了国外封锁，实现了我国重型燃气轮机制造从0到1的跨越。
