中國高溫合金奠定先進航空發動機基礎

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高溫合金是能夠在600℃以上及一定應力條件下長期工作的金屬材料，具有優異的高溫強度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能，已成為軍民用燃氣渦輪發動機熱端部件不可替代的關鍵材料。在世界先進發動機研制中，高溫合金材料用量已占到發動機總量的40%~60%。可以說，沒有高溫合金，就沒有今天先進的航空發動機。

航空發動機的技術進步與高溫合金的發展密切相關。高渦輪工作溫度是當代先進航空發動機的最顯著標誌，提高渦輪工作溫度是增加推力、提高發動機推重比的重要手段，而影響發動機渦輪前溫度的首要因素就是渦輪葉片和渦輪盤的耐溫水平。因此，發動機渦輪部件的設計者無一不是窮盡一切手段，追求應用承溫能力更高的渦輪盤和葉片材料。先進高溫合金正是為滿足航空發動機對材料的需求而出現，並隨發動機技術的進步而快速發展。


單晶高溫合金——革命性的發動機葉片材料

鎳基單晶高溫合金是在等軸晶和定向柱晶高溫合金基礎上發展起來的一類先進發動機葉片材料。與其他高溫合金相比，鎳基單晶高溫合金具有更為優異的綜合性能，成為高推重比航空發動機的關鍵材料。單晶高溫合金在先進航空發動機上的應用，顯著提高了發動機的工作溫度，推進了發動機技術的進步，沒有單晶高溫合金，就沒有高推重比的航空發動機。

多年來，世界各國十分重視鎳基單晶高溫合金的研制和開發。20世紀80年代初期以來，第一代單晶高溫合金PWA1480、ReneN4等在多種航空發動機上獲得廣泛應用。80年代後期以來，以PWA1484、ReneN5為代表的第二代單晶高溫合金葉片也在CFM56、F100、F110、PW4000等先進航空發動機上得到大量使用，目前美國的第二代單晶高溫合金已成熟，並廣泛應用在軍民用航空發動機上。90年代後期以來，美國研制成功第三代單晶高溫合金CMSX-10。之後，GE、P&W以及NASA合作開發了第四代單晶高溫合金EPM-102。法國和英國也分別研制單晶高溫合金，並實現了工程應用。

單晶空心渦輪葉片的應用顯著推進了航空發動機技術的進步，單晶空心葉片制造技術被列為航空發動機技術發展的關鍵技術，一直是世界航空技術發達國家爭先發展的核心技術。

20世紀80年代初，中航工業航材院在國內率先開始了單晶合金及葉片技術的研究，首先研制成功了我國的第一代單晶高溫合金DD3。90年代又研制成功了綜合性能優異的第二代單晶高溫合金DD6，該合金拉伸、持久、蠕變、疲勞、抗氧化及耐熱腐蝕性能等達到甚至部分超過了國外廣泛應用的第二代單晶合金的性能水平。自20世紀80年代中期研制成功我國第一件單晶空心渦輪葉片以來，中航工業航材院為多種型號先進航空發動機提供了數萬件單晶葉片，某些裝配單晶渦輪葉片的發動機已翺翔於藍天。


粉末高溫合金——高性能發動機渦輪盤首選材料

粉末高溫合金是用粉末冶金工藝制備的高溫合金，是制造先進航空發動機渦輪盤不可或缺的關鍵材料。用粉末冶金方法生產的高溫合金，消除了宏觀偏析的影響，組織均勻、細小，提高了合金的屈服和抗疲勞強度，表現出優異的綜合力學性能。

國外粉末盤的發展始於20世紀60年代，80年代研制了適合損傷容限設計的第二代粉末高溫合金。這類材料的特點是使用溫度高、裂紋擴展速率比第一代高強型粉末高溫合金明顯降低，可以滿足推重比10以上航空發動機結構完整性的設計要求。近年來出現了更高使用溫度的“高強＋損傷容限”的第三代粉末高溫合金。由於粉末高溫合金材料具有良好的綜合力學性能和冷、熱工藝性能，在先進航空發動機上已得到廣泛應用，高性能粉末高溫合金已成為推重比8以上的高性能發動機渦輪盤的首選材料。

20世紀80年代，中航工業航材院開始研究粉末高溫合金，是國內最早進行粉末高溫合金研制並應用的單位。經過20多年的發展，研制成功了第一代粉末高溫合金FGH95，第二代粉末高溫合金FGH96，並應用於發動機用渦輪盤及導流盤，制備出了FGH95、FGH96等氬氣霧化粉末，實現了國內高溫合金氬氣霧化粉末從無到有的突破，研制的粉末高溫合金渦輪盤性能水平達到國際同類合金的A級標準，實現了粉末高溫合金盤件在高推重比航空發動機上的應用縮短了與國外先進技術在該領域的差距。


敢於摘取皇冠上明珠的先鋒隊

為促進高溫合金的發展，中航工業航材院專門組建了高溫單晶葉片研究與工程技術中心和粉末高溫合金盤件研究與工程技術中心。在專業組的基礎上建成具備很強自主創新能力、核心技術發展能力、型號產品研制能力的技術與產品創新平臺，實現從基礎研究、應用技術研究、工程化研究到型號應用和型號保障的全線打通。

高溫單晶葉片研究與工程技術中心具有先進的實驗研究和生產條件，擁有制芯、制模、制殼、熔煉、焊接、塗層、熱處理、檢測等成體系的配套設備。粉末高溫合金盤件研究與工程技術中心擁有真空感應母合金熔煉、粉末制備、粉末純凈化處理、粉末物理性能分析與檢測、熱等靜壓等成套設備，可研發各類渦軸和渦扇發動機用粉末渦輪盤、導流盤、封嚴盤和擋板等，具備粉末高溫合金零件預先研究、工程化應用研究及型號保障的條件及能力。

中航工業航材院在先進高溫合金領域創造出了一批令人矚目的研究成果，為先進航空發動機的發展奠定了堅實的基礎。隨著發動機推重比的不斷升級換代，這些先進發動機將采用更高承溫和承載能力的高溫材料制造結構更加復雜的熱端部件，對未來高溫結構材料提出了更為苛刻的要求。作為航空發動機關鍵熱端部件材料工藝攻關生力軍，中航工業航材院將形成完整的單晶高溫結構材料、粉末高溫結構材料體系，提高已有高溫結構材料的應用成熟度，開展承溫能力更高的單晶高溫結構材料、粉末高溫合金研制，提高我國航空裝備研制的自主保障能力。(杭材)

http://military.china.com/important/11132797/20121214/17582870.html

傳聞國產發動機性能不高,可能係材料問題.