航空發(fā)動機被譽為飛機的心臟,其核心部件葉片的承溫能力直接決定著發(fā)動機的性能。據(jù)報道,南京理工大學材料評價與設計教育部工程研究中心陳光教授的研究團隊所研制的新型鈦鋁合金的承溫能力能夠達到900℃以上,比現(xiàn)有發(fā)動機核心部件材料的耐高溫能力提高150～250℃以上。其相關研究成果發(fā)表在2016年6月的 《自然材料》雜志上。

據(jù)悉,目前制成我國航空發(fā)動機核心部件葉片的材料是鎳基合金,其耐高溫能力在650～750℃之間,溫度一旦更高,材料就會 “蠕變”即慢慢地發(fā)生變形。

相比鎳基合金,鈦鋁合金不僅有著自身質(zhì)量小等優(yōu)點,還有著強度大、塑性高等特點。

據(jù)了解,陳光教授的團隊在國家 “973計劃”等項目資助下,設計出鈦鋁合金家族的新成員 “聚片雙晶鈦鋁單晶” （PST鈦鋁單晶）,不僅使其強度、塑性大大地增強,其耐高溫能力更是達到900℃以上。

專家介紹,美國GE公司曾經(jīng)研制出一種代號為 “4822”、耐高溫能力在650～750℃的鈦鋁合金,替代鎳基高溫合金,僅僅制造了一款發(fā)動機的最后兩級低壓渦輪葉片,就使得單臺發(fā)動機減重約90.719 kg,節(jié)油20%,氮化物的排放量減少80%,噪音顯著地降低。將其用于波音787飛機,2007年試飛成功,2009年正式投入商業(yè)運營,成為當時航空與材料領域轟動性的進展。

“我們的材料一旦應用到整個發(fā)動機的葉片上,對于飛機發(fā)動機的減重、降噪、節(jié)油等作用,將更加顯著?！标惞庹f。

“通常鎳基單晶高溫合金的承溫能力每提高25～30℃,即為一代新合金?！鼻皝韰⒓影l(fā)布會的北京航空材料研究院曹春曉院士說,陳光教授的團隊發(fā)明的這一新材料,一下將承溫能力提高了150～250℃以上,是一個重大的突破,屬于我國原創(chuàng)性、引領性的科技成果, “這項關鍵材料技術誕生于我國,是我們國家和民族的驕傲與自豪！不僅對我國的航空航天事業(yè)的發(fā)展具有重大的價值,有助于中國飛機有一顆更強的 ‘中國心',也必將對維護世界和平、促進社會發(fā)展起到積極的作用?！?/p>

為縮短我國與歐美發(fā)達國家的差距,我國已將航空發(fā)動機和燃氣輪機列為 “重大科技項目”,并于2016年3月正式成立了 “中國航空發(fā)動機集團有限公司”。

長期從事高溫結構材料研究的中國科學院金屬研究所袁超研究員認為,南京理工大學應盡快地完成該合金的全面性能測試,將其真正地應用于我國航空發(fā)動機的葉片制造。