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中国一技术让单晶高温合金“白菜价”:彻底突破航发瓶颈

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文|123军情观察室

据中国科技网报道,目前我国已开始大量采用第二代单晶高温合金制造航空发动机单晶叶片,并自主研发了从高温合金废料中分离回收稀贵金属的技术,使单晶高温合金的制造成本显著降低。

航空发动机被誉为现代工业的“皇冠”,涡轮叶片因为处于航空发动机温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位而被誉为“皇冠上的明珠”。长期以来,由于我国单晶高温合金叶片制造技术的落后,大推力航空发动机只能采用定向柱晶叶片,从而导致发动机的推比、寿命与可靠性较差。

单晶高温合金叶片制造技术主要有两大难点:一是单晶叶片的结构极其复杂,内部设有精细的气冷通道,这导致叶片铸造难度极大;二是单晶叶片制造过程中会出现多种不同类型的冶金缺陷,每种缺陷都会使叶片报废,导致其成品率很低。

针对这些技术难题,中国科学院金属研究所研究员周亦胄带领团队开始了艰苦的研发。他们提出了多项凝固缺陷控制措施,形成了一套单晶叶片规模化制造的全流程控制技术,在现有的工业基础条件下实现了单晶叶片制造技术的突破。其中一项标志性成果,就是采用我国新型的第二代单晶高温合金DD405成功铸造出了某新型航空发动机中的高压涡轮转子单晶叶片,该叶片在发动机试车考核中表现优越,标志着我国在复杂结构单晶叶片制造技术上取得了重要进展。

此外,周亦胄研究团队还研发了从高温合金废料中分离回收铼、钴、钼、钨、钽等稀贵金属元素的技术,突破了国内在这一领域的技术空白,并形成了与之配套的高温合金低成本制造技术,该技术可使第二、三代单晶高温合金的制造成本显著降低。

周亦胄与航空航天结缘是在中学时期,他最痴迷的电视剧是讲述“两弹一星”研制发射历程的《中国神火》。当得知材料问题是制约中国航空航天发展的重大瓶颈后,他在高考志愿书上填报了清华大学材料系并最终如愿。大学毕业后,周亦胄进入中国科学院金属研究所攻读硕士和博士学位。博士毕业后,周亦胄曾在代表世界上航空发动机与单晶叶片制造技术最高水平之一的英国罗尔斯-罗伊斯公司工作数年。2007年,中国宣布大飞机立项,迫切需要高温合金专业的研究人员,周亦胄响应祖国的召唤,回到中国科学院金属研究所,在中国科学院“百人计划”项目的支持下开始组建单晶高温合金制造技术实验室,开展单晶高温合金制造技术及缺陷控制的研究工作。(利刃/雪竹)

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