抵禦900度高溫!中國超高溫塗層材料獲重大突破,對航發意義重大

 

圖為國產航空發動機

航空發動機研製難度極高,因為想要突破航空發動機,除了需要足夠的冷加工實力外,熱處理的材料技術同樣不可或缺,而航空發動機的關鍵材料,已經被中國攻克並且成功領先全球,這款國產耐高溫材料可以抵禦900度高溫!隨著中國超高溫塗層材料獲重大突破,這對國產航發意義重大,從此美國別再想卡中國脖子!

圖為航空發動機

航空發動機是飛機的心髒,不管是飛行中的動力還是電力,基本都需要由航空發動機提供,它是決定整架飛機性能的重要因素,同時也是飛機上研發難度最大的部件,目前全球範圍內隻有五常具備航空發動機的研發和生產能力,而中國雖然位列其中,但實際發動機生產能力和英國與美國等西方國家相比還是相對落後,然而這種情況在近期被打破了,這是因為中國研發出了能夠抵禦900度高溫的發動機關鍵葉片。

為了追求飛機速度,人類研發出了噴氣式發動機,而噴氣發動機的原理也並不難理解,前端進氣道進入的空氣在經過壓氣機的逐級壓縮之後進入燃燒室,和燃料混合之後燃燒膨脹,膨脹的氣體繼續向後移動的同時推動發動機葉片旋轉,一方麵為壓氣機提供動力,另一方麵加速向後噴出為飛機提供動力,如果是大涵道比發動機,燃氣膨脹還會推動最外層扇葉旋轉推動空氣後退,產生更大的推力,但不管是軍用小涵道比發動機還是民用大涵道比發動機,其內部工作環境都是非常惡劣的,燃燒室溫度經常可以超過1000度,而發動機葉片就需要在如此高溫下保持高速旋轉,對製造技術的要求之嚴格可想而知。

圖為民用航空發動機

目前中國航空發動機葉片的主要製造材料是鎳鈦合金,然而這種合金隻能承受650-750攝氏度之間的溫度,如果溫度繼續提升,那麼這些葉片在運行的過程中就會出現蠕變,大大影響發動機的工作效率,而為了解決這個問題,中國將目光投向了鈦鋁合金,這種合金相比起鎳鈦合金更輕,對發動機減重更加有利,在中國大力推動的973計劃的資助下,中國南京理工大學材料評價與設計教育部工程研究中心陳光教授以及他率領的團隊成功在這一領域取得了突破,研發出了聚片雙晶鈦鋁單晶,或者說是PST鈦鋁合金,這種合金的強度和塑性相比起其前輩大大增加,同時耐熱度也直接提升到了900攝氏度以上, 要知道普通鈦鋁合金葉片隻要將耐熱能力提升25-30度,就已經可以被稱之為新一代產品,而陳光和他的團隊直接將這一數字從750提升到了900度,完全可以稱之為引領性的成果。

至於其實際應用效果,可以從美國GE公司上世紀研發出的,代號為4822的鋁合金身上一窺一二,當時美國研發的這款鋁合金耐熱度僅為650℃-750℃,可是美國將其運用在發動機的最後兩級低壓渦輪葉片上後, 就取得了減重200磅,節省燃料達到20%,減少氮排放達到880%,還有效降低飛機噪音的巨大成效。

圖為航空發動機

因此完全有理由相信,當中國團隊的產品被應用在中國自己的發動機上時,取得的效果會比美國GE公司的這種材料更加強大,而這樣的材料和葉片能夠在中國的研究下誕生, 也是中國人的驕傲和中國強大科研能力的最佳證明。