当前位置:ca88亚洲城平台 > 自然科学 >

周亦胄:为先进航空发动机研制增添新动力—新

发布时间:2017-12-04 阅读:

  周一佳:为先进航空发动机研究增添新动力 - 新闻 - 科技网

  先进的航空发动机制造技术是一个国家科技产业水平和综合实力的重要标志,其技术进步与涡轮叶片制造技术的发展密切相关,为了提高航空发动机的推力,欧洲和俄罗斯都使用高推力航空发动机单晶高温合金叶片,在单晶高温合金材料和单晶叶片制造技术方面,中国与发达国家差距很大,功率,寿命和可靠性的航空发动机急需改进。

  我国单晶高温合金的瓶颈问题主要体现在三个方面:一是合金中有害杂质O,N,S等含量较高;二是易烧元素在合金成分中的波动;三是可控杂质元素的数量少,针对这三个问题,中科院金属研究所通过对O,N,S等有害杂质反应的去除机理和过程控制的研究,在不同熔炼阶段合金熔体中,单晶高温合金的O,N,S含量从20ppm以上至5ppm以下,接近国际单晶高温合金熔炼水平的最高水平(1-2ppm)。合金在不同温度和真空度下的主要元素的挥发和燃烧规律,实现了合金中主要元素的精确控制,而C和Y元素最有可能是f扭力控制在0.01wt。 %,Cr,Hf,Al等元素在成分控制范围内波动在0.1wt。%以下,显着提高了单晶高温合金的力学性能和工艺稳定性。结合单晶高温合金的化学成分组织,物理性能,力学性能,高温腐蚀性能,铸造性能,确定单晶高温合金的成分控制范围等20多种杂质元素。在此基础上,开发了一批先进的单晶高温合金,缓解了许多中国航空发动机迫切需要解决的关键材料问题。

  我国单晶高温合金叶片制造技术的瓶颈主要体现在叶片制造技术的基础研究较薄弱,单晶叶片结构复杂,合格率较低。单晶硅片制造工艺复杂,涉及冶炼,铸造,模具设计,壳芯,单晶生长,化学除芯,热处理,无损检测,机械加工,焊接,表面涂层等几十个工艺环节。这些工艺不到位,单晶叶片在混合晶体的制造过程中将不可避免地发生,小角度晶界,取向偏差,界面反应,热裂纹,再结晶,微观松散,夹杂物,铸造等冶金缺陷。由于缺乏对单晶铸造缺陷形成机理的深刻认识,我国长期以来一直未能制定有效的缺陷控制措施。针对这些问题,金属研究院从单晶叶片铸造缺陷形成机理和控制方法的基础研究入手,开展了单晶叶片制造从模具设计到铸造检验的全过程控制技术。该研究所已成功应用于各类型单晶叶片的研制,推动了我国单晶叶片铸造技术的进步,为航空工业发动机公司和航天科工公司提供了一批新的发动机研制叶片保护。

  在高温合金叶片的铸造过程中,需要设置浇道和立管,以避免刀片中出现不可接受的铸造缺陷。铸造后,转轮和立管高温合金不得在制造航空发动机部件时重复使用。结果,超级合金叶片铸件经常产生高达70%的总使用材料。含有铼,钌,钽,钨,钼,钴和其他稀贵金属的镍单晶高温合金基体。由于缺乏相关的分离提取技术,合金废料中的铼,钌,钽,钨,钼,钴等高价值元素只能被视为镍,造成极大的资源浪费和经济损失。针对这个问题,金属研究院建立了从高温合金废料中分离回收贵金属元素的技术路线,实现了分离回收铼,钌,钽,钨,钼等稀有金属元素钴和高温合金废料,同时形成一个完整的高温合金低成本制造技术,可以显着降低含铼和钌单晶高温合金的制造成本。

  目前,中国的自主创新正在走向更高,更远更强的翅膀,金属研究院将坚持我们老一代的科技人才在蓝天刊登的祖国思想,科​​研创新为国内先进航空发动机的研发为其增添新的动力。

  作者是中国科学院金属研究所研究员

  \\ u0026特别说明:本文转载仅为传播信息之目的,不代表本网站或其内容的真实性;如果其他媒体,网站或个人转载自本网站,则本网站必须保留注明“来源”,并拥有版权等法律责任;作者如果不希望被转载或联系转载稿费等事宜,请与我们联系。

关键词: 自然科学