經(jīng)過一年多的刻苦攻關(guān)，近日，中航工業(yè)南方在航空發(fā)動機(jī)復(fù)雜型腔單晶葉片核心技術(shù)上獲得重大進(jìn)展，已通過裝機(jī)前評審，一舉突破某系列航空發(fā)動機(jī)無自主研制單晶葉片的被動局面。

葉片是航空發(fā)動機(jī)“肚子”里的主要“內(nèi)臟”，也是涉及發(fā)動機(jī)安全性能的關(guān)鍵動部件（相對于靜部件）。隨著航機(jī)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(shù)性能更先進(jìn)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(fù)驗(yàn)及機(jī)加后合格率極低，成為發(fā)動機(jī)增產(chǎn)的最大瓶頸。2013年月，中航工業(yè)發(fā)動機(jī)將其列為“渦輪葉片廠所聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)”項(xiàng)目。南方公司科研團(tuán)隊(duì)先后從葉片的尺寸要求、冶金工藝難點(diǎn)上尋求技術(shù)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(jié)晶控制、陶瓷芯定位技術(shù)等研究工作。經(jīng)過大量試驗(yàn)，他們在陶瓷材質(zhì)及配方、焙燒溫度控制、澆鑄工藝參數(shù)、拉晶速率、工藝路線調(diào)整、模具改進(jìn)方面積累大量數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，使得空心單晶葉片精鑄技術(shù)日臻完善，其冶金質(zhì)量、組織形態(tài)、化學(xué)成分及力學(xué)性能等均符合技術(shù)條件，并達(dá)到設(shè)計(jì)性能要求。經(jīng)檢測，首批毛坯合格率比外購毛坯提高40%。

資料圖：中國國產(chǎn)第三代太行軍用航空發(fā)動機(jī)

幾種發(fā)動機(jī)葉片材料示意圖，左到右分別是金屬晶體顆粒、單方向晶體和單晶葉片，單晶葉片物理性質(zhì)上強(qiáng)度更高。此外由于單晶葉片消除了全部晶界，不必加入晶界強(qiáng)化元素，使合金的初熔溫度相對升高，主要用于發(fā)動機(jī)中溫度最高的幾級渦輪，是“核心”中的“核心”材料。渦輪機(jī)中的溫度高低直接影響著發(fā)動機(jī)的推力大小。

更為可喜的是，空心單晶葉片研究成果還可在南方公司新研制機(jī)種中同類型鑄件中推廣應(yīng)用。