導(dǎo)讀
       近日，《中國航空?qǐng)?bào)》報(bào)道了中航工業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)研究院、動(dòng)力所劉永泉總設(shè)計(jì)師的事跡，并提到某型發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)成功，“十二五”研制目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)。軍事觀察員指出，依照試驗(yàn)成功的節(jié)點(diǎn)時(shí)間來判斷，該型發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該為FWS-10B型“太行”改進(jìn)型發(fā)動(dòng)機(jī)。這讓小編聯(lián)想起了去年3月份《中國航空?qǐng)?bào)》關(guān)于“中國突破發(fā)動(dòng)機(jī)單晶葉片核心技術(shù)打破壟斷”的報(bào)道：中航工業(yè)南方在航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜型腔單晶葉片核心技術(shù)上獲得重大進(jìn)展，已通過裝機(jī)前評(píng)審，一舉突破某系列航空發(fā)動(dòng)機(jī)無自主研制單晶葉片的被動(dòng)局面。
       眾所周知，葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)“肚子”里的主要“內(nèi)臟”，也是涉及發(fā)動(dòng)機(jī)安全性能的關(guān)鍵動(dòng)部件（相對(duì)于靜部件）。隨著航機(jī)的升級(jí)換代，葉片也由過去的鍛件、普通鑄件葉片升級(jí)為技術(shù)性能更先進(jìn)的單晶葉片、單晶空心葉片。過去，南方公司的這類葉片毛坯供給主要靠外購，復(fù)驗(yàn)及機(jī)加后合格率極低，成為發(fā)動(dòng)機(jī)增產(chǎn)的最大瓶頸。        1、那么什么是單晶葉片呢？
       單晶葉片：只有一個(gè)晶粒的鑄造葉片。 定向結(jié)晶葉片消除了對(duì)空洞和裂紋敏感的橫向晶界，使全部晶界平行于應(yīng)力軸方向，從而改善了合金的使用性能。
       什么是單向結(jié)晶？
       單向結(jié)晶就是所有的晶粒都是沿著一個(gè)方向生長的。只要讓一端先開始固化，另一端還是液體，這樣我們就有了有方向的熱通量，晶粒的生長以和熱通量的相反方向生長。 即先讓葉片的下面最先開始固化，并且保持上面液態(tài)，這樣熱通量就是從上到下的，于是晶粒就會(huì)從下往上生長了，于是單向結(jié)晶葉片就有了。
       單晶葉片是怎么做出來的呢？
       和單向結(jié)晶葉片的過程非常相似。只需要在最下面加一個(gè)螺旋就好了。在固化的過程中，原子朝不同方向生長，加一個(gè)螺旋，就是消除這個(gè)方向。讓葉片的下面最先開始固化，并且保持上面液態(tài)，這樣熱通量又是從上到下的，于是晶粒就會(huì)從下往上生長了，由于固化需要通過這個(gè)螺旋管，晶粒就一個(gè)接一個(gè)被消滅，于是單晶葉片就有了。
       2013年，中航工業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)將其列為“渦輪葉片廠所聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)”項(xiàng)目。南方公司科研團(tuán)隊(duì)先后從葉片的尺寸要求、冶金工藝難點(diǎn)上尋求技術(shù)突破，開展了陶瓷型芯工藝、剛玉型殼工藝、單晶選晶及定向凝固工藝、單晶葉片再結(jié)晶控制、陶瓷芯定位技術(shù)等研究工作。經(jīng)過大量試驗(yàn)，他們?cè)谔沾刹馁|(zhì)及配方、焙燒溫度控制、澆鑄工藝參數(shù)、拉晶速率、工藝路線調(diào)整、模具改進(jìn)方面積累大量數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，使得空心單晶葉片精鑄技術(shù)日臻完善，其冶金質(zhì)量、組織形態(tài)、化學(xué)成分及力學(xué)性能等均符合技術(shù)條件，并達(dá)到設(shè)計(jì)性能要求。經(jīng)檢測(cè)，首批毛坯合格率比外購毛坯提高40%。
       2、單晶葉片是用什么材料制成的呢？
       渦輪葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件, 其承受溫度的能力是評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)性能和決定發(fā)動(dòng)機(jī)壽命的重要因素，因此渦輪葉片的結(jié)構(gòu)和材料的選用是提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的關(guān)鍵。目前這些葉片均由耐高溫的高鎳合金制成。
       高溫合金是為了滿足噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)材料的苛刻而研制的，至今已成為軍用和民用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件不可替代的一類關(guān)鍵材料。目前，在先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，高溫合金用量所占比例已高達(dá)50%以上。
       什么是高溫合金？
       高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃~1200℃下承受一定應(yīng)力并具有抗氧化或抗腐蝕能力的一類金屬材料。
       性能特點(diǎn)：
       ⑴高溫合金具有較高的高溫強(qiáng)度；
       ⑵良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能；
       ⑶良好的疲勞性能、斷裂韌性、塑性。
       組織特點(diǎn)：
       高溫合金為單一基體組織，在各種溫度下具有良好的組織穩(wěn)定性和使用的可靠性。
       應(yīng)用范圍：
       航空、艦艇和工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、渦輪盤、高壓壓氣機(jī)盤和燃燒室等高溫部件，航天飛行器、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、核反應(yīng)堆、石油化工設(shè)備以及煤轉(zhuǎn)化裝置。
       結(jié)語
       “一代材料，一代飛機(jī)”是航空工業(yè)發(fā)展的生動(dòng)寫照，材料與飛機(jī)在相互推動(dòng)下不斷發(fā)展，航空材料一直發(fā)揮著先導(dǎo)和基礎(chǔ)作用。在現(xiàn)代材料科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展歷程中，發(fā)動(dòng)機(jī)材料的發(fā)展不斷促進(jìn)動(dòng)力產(chǎn)業(yè)和能源行業(yè)的推陳出新。