振奮人心！中國突破航空發動機核心技術：單晶葉片終於趕上日本了

中國航空工業近年來的蓬勃發展，離不開一代代軍工人嘔心瀝血的科研攻關。對於航天器來說，飛機的心臟病一直是我國軍工的一項短板，也是制約我國飛行器發展的最重要的一環。但現在，我國有一項技術的突破打破了國外傳統技術，中國成為世界第二個擁有該技術的國家。這項發動機的關鍵技術就是—渦輪發動機的單晶葉片技術。2014年，我國自行研製的第五代含錸高溫合金材料、陶瓷基高溫渦輪葉片及單晶渦輪葉片項目正式投產，這是我國在航空發動機和工業汽輪機製造領域取得了新的突破，目前只有中日兩國成功研製了第五代高溫單晶合金，目前我國自主研發的第一代和第而代單晶葉片已經用於渦扇-10改進型發動機，而三代高溫單晶合金也已經應用於渦扇-15發動機上。

渦輪發動機中的渦輪葉片是發動機中最重要的部件。渦輪葉片處於全發動機中工作環境最惡劣，溫度最高，應力條件最複雜的區域。渦輪葉片的質量也是衡量一個國家航空製造領域的重要指標。

在葉片工作的過程中，葉片需要承受發動機工作時的啟動制動力，發動機將面臨的溫度劇變，轉子葉片在高速運動下的離心力和根部切應力。這樣的工作環境要求葉片的材料具有較高的蠕變強度，熱機械疲勞強度，抗硫化腐蝕等。一些較為先進的航空發動機內部力要求更高。常規的噴氣發動機中，燃氣口溫度約為1400℃，推力可達200KN，內部的葉片承受的拉應力達到150Mpa。而這種應力需求，常規工藝製造出來的葉片是很難滿足條件的。

學習機械製造的人都應該知道，在鋼鐵製造冷卻的過程中會逐漸形核，最後形成以若干晶核為主體的鋼鐵結構。不同晶核間的分子力很小，在常規應力試驗中，橫截面看到的都是有著各種毛刺的不同形核狀態分界。常規鋼鐵並不注重晶核狀態，其能承受的最大許用拉應力也不會超過非定向晶核鋼鐵的最大承受力。

但是，越是高精尖的發動機就越對材料有要求。若是採用常規的不定晶核鋼鐵，葉片根本無法承受發動機的拉力而被扯斷，直接無法使用。採用定向晶核能夠提高一部分的拉力，但是其中仍有明顯的晶核分層，影響軸向的拉力和承受力。單晶葉片是指整塊葉片上只有一個晶核，其他的鐵原子都依附於這一個晶核順序排列。這種排列順序下，原子間的作用力是非常大的，其許用拉應力也是非常大的。正好能滿足現在新型大推力發動機的葉片需求。

單晶葉片技術的掌握意味著我國將大大提高大推重比發動機的生產能力，並將大大提高原有發動機的使用壽命。根據研究，葉片的溫度承受極限每提升25℃就可以使其在原有溫度下提升至原來壽命的3倍。可以預想到，應用這種新型技術的我國軍工產業將會推出更多強大的「心臟」，一些只存在於圖紙上的沉睡的巨獸將在這顆強大「心臟」的驅使下，真正的降臨於世，守護祖國的藍天。

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