中国突破封锁的二十个航空航天核心技术(8)

中国成功成功攻克了材料和航空发动机热障涂层两个难题，中国研发出来的航空发动机材料在抗高温、抗腐蚀等方面已经达到世界顶级水平。中国研制出来的新材料的强度比现有“超强镁合金晶体材料”高出10倍以上，变形能力比“镁基金属玻璃”高出2倍。
南京理工大学材料评价与设计教育部工程研究中心陈光教授团队在国家973计划等资助下，经长期研究，在新型航空航天材料钛铝合金方面取得重大跨越性突破。所制备的PST TiAl单晶实现了高强高塑的优异结合，其最小蠕变速率和持久寿命均优于已经成功应用于GEnx发动机的Ti-48Al-2Cr-2Nb(4822)合金1到2个数量级。
据悉经过科学家不懈努力，中国在航空发动机热障涂层问题上取得关键技术进步，较好的解决了改善抗CMAS腐蚀性能、控制 TGO的生长、改善抗烧结性和改善YSZ面层应变容限等四个关键问题。这些问题的有效解决，将有利于中国航空发动机寿命的大大提高。中国已经找到了满足更高的发动机出口温度的热障涂层关键技术环节，开始瞄准具备更低热导率的顶层陶瓷层，开发出陶瓷基复合材料热障涂层和新型低热导率热障涂层。
十四、TiAl单晶合金核心技术
航空航天技术是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。航空发动机被誉为飞机的心脏，叶片则是航空发动机中最关键的核心部件，其承温能力直接决定着发动机的性能，尤其是推重比。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GEnx发动机最后两级低压涡轮叶片，使单台发动机减重约200磅，节油20%，氮化物(NOx)排放量减少80%，噪音显著降低，用于波音787飞机，2007年试飞成功，2009年正式投入商业运营，成为当时航空与材料领域轰动性的进展。中国的陈光教授团队的研究成果在材料性能上实现了新的大幅度跨越，所制备的PST TiAl单晶室温拉伸塑性和屈服强度分别高达6.9%和708MPa，抗拉强度高达978MPa，实现了高强高塑的优异结合。更为重要的是，该合金在900℃时的拉伸屈服强度为637MPa，并具有优异的抗蠕变性能，其最小蠕变速率和持久寿命均优于已经成功应用于GEnx发动机的4822合金1~2个数量级，有望将目前TiAl合金的使用温度从650~750℃提高到900℃以上。
科技领域人士曾经对陈光教授团队的研究成果给予高度评价。他指出：“通常，镍基单晶高温合金的承温能力每提高25~30℃，即为一代新合金。陈光教授团队发明的TiAl单晶合金，一下将承温能力提高了150~250℃以上，是重大突破，属引领性成果。这项关键材料技术诞生于我国，是我们国家和民族的骄傲与自豪！对我国的航空航天事业的发展具有重大价值。