導讀
       近日，《中國航空報》報道了中航工業發動機研究院、動力所劉永泉總設計師的事跡，并提到某型發動機試驗成功，“十二五”研制目標順利實現。軍事觀察員指出，依照試驗成功的節點時間來判斷，該型發動機應該為FWS-10B型“太行”改進型發動機。這讓小編聯想起了去年3月份《中國航空報》關于“中國突破發動機單晶葉片核心技術打破壟斷”的報道：中航工業南方在航空發動機復雜型腔單晶葉片核心技術上獲得重大進展，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，葉片是航空發動機“肚子”里的主要“內臟”，也是涉及發動機安全性能的關鍵動部件（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，復驗及機加后合格率極低，成為發動機增產的最大瓶頸。        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力軸方向，從而改善了合金的使用性能。
       什么是單向結晶？
       單向結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，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，于是單向結晶葉片就有了。
       單晶葉片是怎么做出來的呢？
       和單向結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，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，中航工業發動機將其列為“渦輪葉片廠所聯合技術攻關”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、單晶葉片再結晶控制、陶瓷芯定位技術等研究工作。經過大量試驗，他們在陶瓷材質及配方、焙燒溫度控制、澆鑄工藝參數、拉晶速率、工藝路線調整、模具改進方面積累大量數據和經驗，使得空心單晶葉片精鑄技術日臻完善，其冶金質量、組織形態、化學成分及力學性能等均符合技術條件，并達到設計性能要求。經檢測，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？
       渦輪葉片是航空發動機的關鍵零件, 其承受溫度的能力是評價發動機性能和決定發動機壽命的重要因素，因此渦輪葉片的結構和材料的選用是提高航空發動機性能的關鍵。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動機熱端部件不可替代的一類關鍵材料。目前，在先進的航空發動機中，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定性和使用的可靠性。
       應用范圍：
       航空、艦艇和工業用燃氣輪機的渦輪葉片、導向葉片、渦輪盤、高壓壓氣機盤和燃燒室等高溫部件，航天飛行器、火箭發動機、核反應堆、石油化工設備以及煤轉化裝置。
       結語
       “一代材料，一代飛機”是航空工業發展的生動寫照，材料與飛機在相互推動下不斷發展，航空材料一直發揮著先導和基礎作用。在現代材料科學與技術的發展歷程中，發動機材料的發展不斷促進動力產業和能源行業的推陳出新。