導(dǎo)讀
       近日，《中國航空報》報道了中航工業(yè)發(fā)動機研究院、動力所劉永泉總設(shè)計師的事跡，并提到某型發(fā)動機試驗成功，“十二五”研制目標順利實現(xiàn)。軍事觀察員指出，依照試驗成功的節(jié)點時間來判斷，該型發(fā)動機應(yīng)該為FWS-10B型“太行”改進型發(fā)動機。這讓小編聯(lián)想起了去年3月份《中國航空報》關(guān)于“中國突破發(fā)動機單晶葉片核心技術(shù)打破壟斷”的報道：中航工業(yè)南方在航空發(fā)動機復(fù)雜型腔單晶葉片核心技術(shù)上獲得重大進展，已通過裝機前評審，一舉突破某系列航空發(fā)動機無自主研制單晶葉片的被動局面。
       眾所周知，葉片是航空發(fā)動機“肚子”里的主要“內(nèi)臟”，也是涉及發(fā)動機安全性能的關(guān)鍵動部件（相對于靜部件）。隨著航機的升級換代，葉片也由過去的鍛件、普通鑄件葉片升級為技術(shù)性能更先進的單晶葉片、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)驗及機加后合格率極低，成為發(fā)動機增產(chǎn)的最大瓶頸。        1、那么什么是單晶葉片呢？
       單晶葉片：只有一個晶粒的鑄造葉片。 定向結(jié)晶葉片消除了對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螺旋就好了。在固化的過程中，原子朝不同方向生長，加一個螺旋，就是消除這個方向。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，于是晶粒就會從下往上生長了，由于固化需要通過這個螺旋管，晶粒就一個接一個被消滅，于是單晶葉片就有了。
       2013年，中航工業(yè)發(fā)動機將其列為“渦輪葉片廠所聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)”項目。南方公司科研團隊先后從葉片的尺寸要求、冶金工藝難點上尋求技術(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，他們在陶瓷材質(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、模具改進方面積累大量數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，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，并達到設(shè)計性能要求。經(jīng)檢測，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)動機的關(guān)鍵零件, 其承受溫度的能力是評價發(fā)動機性能和決定發(fā)動機壽命的重要因素，因此渦輪葉片的結(jié)構(gòu)和材料的選用是提高航空發(fā)動機性能的關(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)動機對材料的苛刻而研制的，至今已成為軍用和民用燃氣渦輪發(fā)動機熱端部件不可替代的一類關(guān)鍵材料。目前，在先進的航空發(fā)動機中，高溫合金用量所占比例已高達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：
       ⑴高溫合金具有較高的高溫強度；
       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：
       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)用燃氣輪機的渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、渦輪盤、高壓壓氣機盤和燃燒室等高溫部件，航天飛行器、火箭發(fā)動機、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”是航空工業(yè)發(fā)展的生動寫照，材料與飛機在相互推動下不斷發(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)動機材料的發(fā)展不斷促進動力產(chǎn)業(yè)和能源行業(yè)的推陳出新。