航空发动机叶片关键技术发展现状分析

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航空发动机叶片关键技术发展现状分析

作者：周刚

来源：《商情》2020年第04期

【摘要】在航空发动机中，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”。涡轮叶片的性能水平，特别是承温能力，成为一种型号发动机先进程度的重要标志，在一定意义上，也是一个国家航空工业水平的显著标志，本文就航空发动机叶片的关键技术发展现状做一分析。

【关键词】航空发动机叶片高温合金铸造单晶涂层

航空发动机不断追求高推重比，使得变形高温合金和铸造高温合金难以满足其越来越高的温度及性能要求，因而国外自上世纪70年代以来纷纷开始研制新型高温合金，先后研制了定向凝固高温合金、单晶高温合金等具有优异高温性能的新材料；单晶高温合金已经发展到了第3代。上世纪80年代，又开始研制了陶瓷叶片材料，在叶片上开始采用防腐、隔熱涂层等技术。

1.变形高温合金叶片

1.1叶片材料

变形高温合金发展有50多年的历史，国内飞机发动机叶片常用变形高温合金中随着铝、钛和钨、钼含量增加，材料性能持续提高，但热加工性能下降；加入昂贵的合金元素钴之后，可以改善材料的综合性能和提高高温组织的稳定性。其中最常用的是铬镍变形高温合金叶片。

1.2制造技术

叶片是航空发动机关键零件它的制造量占整机制造量的三分之一左右。航空发动机叶片属于薄壁易变形零件。如何控制其变形并高效、高质量地加工是目前叶片制造行业研究的重要课题之一。随着数控机床的出现，叶片制造工艺发生重大变化，采用精密数控加工技术加工的叶片精度高，制造周期短，国内一般6～12个月（半精加工）；国外一般3～6个月（无余量加工）。

2.铸造高温合金叶片

2.1叶片材料

半个多世纪来，铸造涡轮叶片的承温能力从1940s年代的750℃左右提高到1990s年代的1700℃左右，应该说，这一巨大成就是叶片合金、铸造工艺、叶片设计和加工以及表面涂层各