? ? 航空航天技術(shù)是一個(gè)國(guó)家科技、工業(yè)和國(guó)防實(shí)力的重要體現(xiàn)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為飛機(jī)的“心臟”，葉片則是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中最關(guān)鍵的核心部件，其承溫能力直接決定著發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，尤其是推重比。與國(guó)外相比，陳光團(tuán)隊(duì)的研究成果在材料性能上實(shí)現(xiàn)了新的大幅度跨越，所制備的PST鈦鋁單晶室溫拉伸塑性和屈服強(qiáng)度分別高達(dá)6.9%和708MPa，抗拉強(qiáng)度高達(dá)978MPa，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)高塑的優(yōu)異結(jié)合。
? ? 一般情況下，運(yùn)用于國(guó)內(nèi)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的主要材料是鎳基高溫合金，而鈦鋁合金是目前公認(rèn)的替代高溫合金的最佳新型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。
? ? 美國(guó)通用公司曾采用Ti-48Al-2Cr-2Nb合金(以下簡(jiǎn)稱“4822合金”)替代原來(lái)的鎳基高溫合金，制造了發(fā)動(dòng)機(jī)最后兩級(jí)低壓渦輪葉片，使單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)減重約200磅，并在節(jié)油、減少氮化物排放量以及減噪方面效果突出。據(jù)悉，“4822合金”被用于波音787飛機(jī)，2009年正式投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)，成為當(dāng)時(shí)航空與材料領(lǐng)域轟動(dòng)性的進(jìn)展。
? ? 然而，此次陳光團(tuán)隊(duì)研制的高溫PST鈦鋁單晶，在核心性能和持久壽命上均優(yōu)于“4822合金”。
? ? 陳光在發(fā)布會(huì)上介紹，他們制備的高溫PST鈦鋁單晶室溫拉伸塑性和屈服強(qiáng)度分別高達(dá)6.9%和708兆帕，抗拉強(qiáng)度高達(dá)978兆帕，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)高塑的優(yōu)異結(jié)合。
? ? “更為重要的是，該合金在900℃時(shí)的拉伸屈服強(qiáng)度為637兆帕，并具有優(yōu)異的抗蠕變性能，其最小蠕變速率和持久壽命均優(yōu)于‘4822合金’1到2個(gè)數(shù)量級(jí)，并有望將目前鈦鋁合金的使用溫度從650~750℃提高到900℃以上。”陳光詳解道。
? ? 這一研究成果，獲得中國(guó)科學(xué)院院士、鈦合金和鈦-鋁系金屬間化合物專家、中國(guó)鈦合金研究與應(yīng)用創(chuàng)始人之一曹春曉的認(rèn)可，曹春曉表示，該團(tuán)隊(duì)研制的新材料具有原創(chuàng)性、突破性、引領(lǐng)性和基礎(chǔ)性。
? ? 曹春曉院士指出，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。而陳光團(tuán)隊(duì)發(fā)明的鈦鋁單晶合金，一下將承溫能力提高了150~250℃以上，是重大突破，屬引領(lǐng)性成果。
? ? “這項(xiàng)關(guān)鍵材料技術(shù)對(duì)我國(guó)的航空航天事業(yè)的發(fā)展具有重大價(jià)值，有助于中國(guó)飛機(jī)擁有一顆更強(qiáng)的‘中國(guó)心’。”曹春曉感慨道。
? ? 另外，長(zhǎng)期從事高溫結(jié)構(gòu)材料研究的中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研究員袁超認(rèn)為，此研究成果也是金屬間化合物研究的重大突破。“該鈦鋁單晶合金不僅強(qiáng)度高，室溫塑性更是超過(guò)6.9%，4822合金室溫塑性還不到2%。”
? ? 據(jù)了解，6月20日，陳光教授團(tuán)隊(duì)研究的相關(guān)成果已經(jīng)在線發(fā)表在《自然材料》期刊上。
? ??PST鈦鋁單晶在問(wèn)世后，將接受合金的全面性能測(cè)試，從而由基礎(chǔ)研究的重大成果真正應(yīng)用于我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片制造。
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