全新航空发动机,高压涡轮叶片制造有多

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一个涡轮叶片的制造就能难倒世界上90%以上的国家。涡轮叶片由于处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位而被列为第一关键件,并被誉为王冠上的明珠。

制作涡轮叶片的材料以及生产工艺是航空强国和航空发动机设计生产厂家的核心技术和国家级机密之一。

这颗明珠的作用是什么?制造它到底有多难?

众所周知,航空发动机是通过风扇的旋转来带动空气进入燃烧室,与燃料混合后进行燃烧。燃烧之后的高温高压高速气流就会直接被高压涡轮叶片的旋转而吸走,之后继续流向低压涡轮叶片,最后进入加力燃烧室再次燃烧,最终从尾喷管喷出。

以上就是航空发动机的工作流程。了解航空发动机的工作原理之后,就可以知道,高压涡轮叶片是工作在超高温、超高压的环境中,且自身还在以1.3万转每分钟的高速进行旋转。

这么一来,高压涡轮叶片就必须要承受超过摄氏度以上的温度,20-50个大气的压力,高达10吨至15吨离心力的作用。

要说让高压涡轮叶片承受高温、高压强离心力也不算很难,关键是高压涡轮叶片不仅要承受上述的环境状况,还要在高温、高压、高转速的环境中不能发生形变。

这难度就直接上去了,主要的原因是金属基本上都具备延展性,当受到捶打、敲击、拉伸时就会发生形变,而延展性尤其是在高温条件下表现得更为明显。

同理,高压涡轮叶片也是由金属制造的,虽然是很特殊的金属,但是也具备延展性。况且其还是工作在上千摄氏度的温度,强力心力的环境中,在这样的环境下,还要让高压涡轮叶片的形状保持不变,那真的是太难了。

所以,也只有极其特殊的材料才适合制造高压涡轮叶片,而要生产出这样的材料,就需要一个国家的材料科学和技术极其的先进。

目前为止,高压涡轮叶片的材料已经发展了近40年。从最初的锻造高温合金、铸造高温合金,到变形合金、定向凝固合金,再到单金麦高温合金。

我国发动机叶片材料发展仅次于法国和美国,光铸造涡轮叶片材料超过20种,并开展了单晶列肌、高温合金属、碱化合物、陶瓷和CC复合材料的研制。

叶片制造是很复杂的工艺,今天只浅显介绍了它的难度,实际难度远比我们想象的复杂。

相关涡轮发动机的厂商:

一、铂力特

已发展成为国内最具产业化规模的金属增材制造企业,业务覆盖金属增材制造全产业链,公司金属3D打印定制化产品在国内航空航天增材制造金属零部件产品市场占有率较高。

二、派克新材

拥有包括锻造工艺、热处理工艺、机加工艺、性能检测等在内的完整锻件制造流程,可加工普通碳钢、合金钢、不锈钢以及高温合金、铝合金、钛合金、镁合金等特种合金,具备跨行业、多规格、大中小批量等多种类型业务的承接能力。

三、西部超导

生产的高性能高温合金材料,包括变形高温合金、铸造和粉末高温合金母合金等,主要应用于航空发动机和燃气轮机、核电设备等国家重点发展领域。

四、航宇科技

是一家主要从事航空难变形金属材料环形锻件研发、生产和销售的高新技术企业,是我国国产航空发动机环形锻件的主研制单位之一,也是全球商用航空发动机机匣及环形锻件在亚太地区的主要供应商之一。

五、图南股份

是国内高温合金产品的主要生产企业之一,国内航空发动机用大型复杂薄壁高温合金结构件的重要供应商,国内飞机、航空发动机用高温合金和特种不锈钢无缝管材的主要供应商。

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