關(guān)于作者
飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)與高溫合金
材料新視野
2015年08月28日對(duì)于飛機(jī)而言，發(fā)動(dòng)機(jī)就是它的心臟。1903年，美國(guó)萊特兄弟把一臺(tái)4缸水平直列式水冷發(fā)動(dòng)機(jī)改裝之后，成功地用到他們的"飛行者一號(hào)"飛機(jī)上，這是人類(lèi)第一次使用飛機(jī)征服藍(lán)天。在兩次世界大戰(zhàn)之間，由于戰(zhàn)爭(zhēng)的推動(dòng)作用，發(fā)動(dòng)機(jī)的研制蓬勃發(fā)展，性能提高很快，到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時(shí)，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)達(dá)到其發(fā)展的頂峰。之后的60年以來(lái)，航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)取代了活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，開(kāi)創(chuàng)了噴氣時(shí)代，居航空動(dòng)力的主導(dǎo)地位。在技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)在不同時(shí)期、在不同的飛行領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著各自的作用，使航空器性能跨越了一個(gè)又一個(gè)新臺(tái)階。
現(xiàn)代的民航和戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)主要為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)主要由進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管構(gòu)成。壓縮的空氣在燃燒室中與燃料發(fā)生劇烈地反應(yīng)，迅速產(chǎn)生大量的氣體，氣體從尾噴管高速?lài)姵?，反向推?dòng)飛機(jī)前進(jìn)，使飛機(jī)能夠遨游天際。
發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪盤(pán)是發(fā)動(dòng)機(jī)里服役環(huán)境最為苛刻的部件，它將承受高溫、高應(yīng)力，溫度梯度等因素的考驗(yàn)。如此極端的服役條件對(duì)于材料的要求非常高，而高溫合金作為一種功能強(qiáng)大的材料應(yīng)運(yùn)而生。
發(fā)動(dòng)機(jī).jpg)
高溫合金，在英語(yǔ)中被稱(chēng)為Superalloy，是指能夠在600 以上高溫，承受較大的應(yīng)力，并具有表面穩(wěn)定性的高合金化鐵基、鎳基或鈷基奧氏體金屬材料，它具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、抗氧化、抗腐蝕、抗疲勞、抗蠕變性能，還有很好的組織穩(wěn)定性。高溫合金是航空發(fā)動(dòng)機(jī)和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展進(jìn)步的基礎(chǔ)，由此也成為現(xiàn)代國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可替代的戰(zhàn)略材料。
.jpg)
發(fā)動(dòng)機(jī)中的渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、渦輪盤(pán)和燃燒室四大熱端部件都是由高溫合金材料制造而成。隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)推重比和熱效率的日益增長(zhǎng)，對(duì)高溫材料的性能要求不斷提高，鎳基高溫合金也先后經(jīng)歷了鑄造等軸晶、定向柱晶和單晶等幾個(gè)發(fā)展階段。高溫合金發(fā)展的趨勢(shì)是進(jìn)一步提高合金的工作溫度和改善中溫或高溫下承受各種載荷的能力，延長(zhǎng)合金壽命。
然而，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，單晶高溫合金的合金化程度已經(jīng)接近了極限，合金本身承溫能力提高的空間也越來(lái)越小。為了更大程度的發(fā)掘其潛能，空心葉片的發(fā)明為高溫合金注入了新的生機(jī)。我國(guó)著名的科學(xué)大師，高溫合金領(lǐng)域的開(kāi)拓者師昌緒先生，領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)發(fā)了中國(guó)第一代空心氣冷鑄造鎳基高溫合金渦輪葉片，為我國(guó)航空工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了巨大的貢獻(xiàn)。
