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中国航空报说,阎良那边新发明一台四万吨的压力机,可以锻压直径一米的高温合金锻件。

这总是好事。大功率的大推力的发动机需要更大的涡轮盘和压气机盘。有了这样的设备和配套工艺,将来就可以锻造大型的涡轮盘。当然是好事。

不过,发动机高温部分最关键的部件是涡轮叶片,包括动叶和静叶。当然所谓静叶的涡轮导向叶片制作难度稍小一些。

难度最大的就是高涡轮前温度下使用的单晶涡轮叶片。这个最难搞。这东西至少有五十年历史了。是上个世纪六十年代西方发明的。不过到现在我们还没有突破这个技术。

涡轮叶片为啥要单晶体呢?这跟涡轮叶片的工作环境有关。我们知道所有金属都是晶体。也就是说你家的菜刀跟博物馆橱窗里摆着的水晶鞋是同样的。都是晶体。金属是晶体,水晶是晶体,冰晶也是晶体。当然玻璃不是晶体。

金属既然是晶体,那么就有晶体的特征。金属的最小单位是晶格,很多个晶格组成一个个的晶粒,很多个晶粒组成整块金属。当然晶格很小用电子显微镜才能看到。晶粒也很小不过用普通的光学显微镜就能看到。晶粒与晶粒之间是晶界。晶格的金属原子排列很有规律。比如铁在常温下就是体心立方排列。整个晶粒金属原子排列很有规律。但是,晶界的金属原子排列很混乱。

在常温下,晶界比晶粒结实。所以,一般的钢都要求晶粒细化。提高强度和塑性。但是,在高温下,晶界原子到处乱跑,因此在高温下晶粒比晶界结实。因此很早的时候科学家就设想,尽量减少涡轮叶片的晶粒。也就是增大涡轮叶片的晶粒度。让涡轮叶片的晶粒粗大起来。随着航空发动机涡轮叶片的晶粒越来越大,科学家就想了,能不能像拉单晶硅那样把铸造的涡轮叶片也弄成一块叶片一个晶粒呢?当然,五十年前,这个技术在西方诞生了。从此,美国英国的航空发动机的涡轮叶片无论多大,都是一个晶粒。于是,他们的涡轮叶片在高温下更加抗疲劳,抗蠕变。于是就可以大幅度地提高涡轮前温度,从而使得发动机获得更大的推力。

超音速巡航的发动机就需要这样的技术。

不过我国的高温合金单晶铸造技术还没过关。因此我们的发动机涡轮前温度不够高,所以我们的航空发动机推力和推重比都不够大。

一旦这个高温合金单晶铸造技术过关,我们的歼20超音速巡航也就实现了。

本文内容为我个人原创作品,申请原创加分

[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ]
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