中國航空發動機材料獲重大突破強度質量超美國

新聞 06-25

航空發動機被譽為飛機的心臟，其核心部件葉片的承溫能力直接決定著發動機的性能。昨天，南京理工大學召開新聞發布會，該校陳光教授團隊研製的新型鈦鋁合金承溫能力能夠達到900℃以上，比現有發動機核心部件材料的耐高溫能力提高150℃-250℃以上。6月20日，國際頂級期刊《自然材料》在線發表了其相關成果。

發布會上專家介紹，目前製成我國航空發動機核心部件葉片的材料是鎳基合金，其耐高溫能力在650℃-750℃，溫度一旦更高，材料就會「蠕變」即慢慢發生變形。

相比鎳基合金，鈦鋁合金不僅有著自身質量小等優點，還有著強度大、塑性高等特點。

據了解，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團隊在國家973計劃等資助下，設計出鈦鋁合金家族的新成員「聚片雙晶鈦鋁單晶」（PST鈦鋁單晶），不僅使其強度、塑性大大增強，其耐高溫能力更是達到900℃以上。

專家介紹，美國GE公司曾經研製出一種代號為「4822」、耐高溫能力在650℃-750℃的鈦鋁合金，替代鎳基高溫合金，僅僅製造了一款發動機的最後兩級低壓渦輪葉片，就使得單台發動機減重約200磅，節油20%，氮化物排放量減少80%，噪音顯著降低，用于波音787飛機，2007年試飛成功，2009年正式投入商業運營，成為當時航空與材料領域轟動性的進展。

「我們的材料一旦應用到整個發動機的葉片上，對於飛機發動機的減重、降噪、節油等作用，將更加顯著。」陳光說。

「通常鎳基單晶高溫合金的承溫能力每提高25℃-30℃，即為一代新合金。」前來參加發布會的北京航空材料研究院曹春曉院士說，陳光教授團隊發明的這一新材料，一下將承溫能力提高了150℃-250℃以上，是重大突破，屬於我國原創性、引領性的科技成果，「這項關鍵材料技術誕生於我國，是我們國家和民族的驕傲與自豪！不僅對我國的航空航天事業的發展具有重大價值，有助於中國飛機有一顆更強的『中國心』,也必將對維護世界和平、促進社會發展起到積極作用。」

為縮短我國與歐美髮達國家的差距，我國已將航空發動機和燃氣輪機列為「重大科技項目」，並於2016年3月正式成立了「中國航空發動機集團有限公司」。

長期從事高溫結構材料研究的中國科學院金屬研究所袁超研究員認為，接下來，南理工應儘快完成該合金全面性能測試，真正應用於我國航空發動機的葉片製造。

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