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南京理工大学教授发明钛铝单晶制备技术
www.c-nin.com 2018-11-21 西北有色金属研究院
“一个单晶、空心的镍基高温合金叶片,巴掌大小,但是它的价值是多少呢?相当于是一辆高级轿车。”南京理工大学材料科学与工程学院教授陈光说。航空发动机是飞机的“心脏”,叶片则是“心脏”中最关键的核心部件。近日,凭借TiAl单晶技术的发明,陈光被江苏省政府授予“江苏省专利发明人奖”。 
更轻、更耐高温,是科学家们研发航空材料的极致追求。在更轻方面,美国GE公司采用Ti-48Al-2Cr-2Nb(以下简称4822)合金替代原来的镍基高温合金制造了发动机最后两级低压涡轮叶片,使单台发动机减重约200磅,与之前同级别不用钛铝合金叶片的相比,节油20%。 
4822合金也不完美。陈光教授解释说,它有两大不足。一是室温拉伸塑性低(<2%),必须开发相应的半脆性材料加工、制造以及发动机装配工艺路径和设计框架,增加了设计与制造成本,且不敢用于前部的压气机。如果能将TiAl 合金室温拉伸塑性提高到3%以上,就可将其由只在最末两级低压涡轮叶片应用,扩大至前部的压气机叶片,同时可采用常规的设计安装方法,降低设计制造以及维护成本。二是高温强度不足,强度从约650℃开始下降,700℃/3000h 组织开始分解,限制了其不能在更高的温度范围替代镍基高温合金。 
陈光教授团队发明的TiAl单晶技术,攻克了TiAl 合金室温脆性大和服役温度低两大难题,实现了强度、塑性和蠕变抗力的优异结合与跨越性提升,室温拉伸塑性由<2%提高到6.9%,强度开始下降温度由约650℃提高到950℃以上,900℃最小蠕变速率和持久寿命优于美国4822 合金1~2 个数量级,具有重大意义。 (来源:扬子晚报) 
发表时间:2018-11-21      | 打印 | 关闭