超级军网麻烦da,maya佬大给我们科普下发动机单晶,粉末盘
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/05/01 05:53:59
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坐等普及，再说下温度问题
定向凝固高温合金
宋：中国如果要发展大飞机，发展更高性能的军机，必须要有大推力涡扇发动机。发动机里最关键的是涡轮和压气机。无论是商用的高涵道比涡扇发动机，还是军用的小涵道比涡扇发动机，都需要核心机，而且需要最好的发动机叶片。叶片分涡轮叶片和压气机叶片。涡轮叶片一般要在1500℃和接近15000转/分这种极大离心力的恶劣工况下运转，在这种条件下工作成千上万个小时，要求极高。涡轮叶片工作温度高，负荷大，应力复杂，要求材料具有很强的热强性、抗冲击性、抗疲劳性、耐腐蚀能力及损伤容限特征。它的工作温度已经超过钢铁承受的温度，只能用高温合金。但高温合金在这么高的温度和这么大的离心力下要产生蠕动，一蠕动，叶片就要变形，很容易失效。在这种恶劣工况下，过去我们用的是多晶体合金。它的特点是：你把合金一弄断，看它的断面有很多闪亮的晶点。这种晶格结构有缺陷的地方首先会断裂。而单晶体合金就避免了多晶体合金的缺陷，它是均匀的整体，没有缺陷。如采用定向凝固制造成定向单晶合金，就消除了晶界，可将使用温度提高一个台阶，约为30℃，从而使涡轮进口温度提高30℃-60℃左右。它的整体辐射非常均匀，具有更高的疲劳寿命。多晶体合金容易疲劳，在高温下容易沿着晶界产生裂纹，而单晶把这个条件提高了1～2个数量级。在压气机叶片上，有很大的气动弹性，没有优秀的压气机叶片，承受不了气动弹性引起的疲劳和裂纹。
目前中国和国外这方面差距非常大，中国还没有民用涡扇发动机，都谈不上与国外的比较。军用的有，原来是涡轮喷气，现在是涡轮风扇，但用不到一千小时就要大修。西方的发动机使用寿命起码是一万个小时。如果这个差距不赶上，即使造出飞机来，由于发动机使用寿命短，也影响飞机的出勤率。
AL-31F也好，“太行”也好，其关键之处不仅在于推力和推重比，还在于它们的耐用性。上世纪50年代初，苏联发动机专家米库林为米格21设计了P-13涡喷发动机。它虽然获得了满意的推重比，然而采用跨音速叶片，引起许多气动弹性和振动问题，P-13的大修小时仅为100小时，频繁地更换发动-机使米格21的战备状况受到影响，米库林因此还丢了官。
歼-7的发动机涡喷7系列，大修周期开始也是100小时，想尽办法搞到150小时就挖尽潜力了。关键是涡轮和压气机叶片，在高温和强气流条件下老化、断裂、蠕动。西方战斗机的发动机也同样存在这些问题，但他们对此进行了大量的基础研究和实验工作，投入的巨资终于有了回报。上世纪70年代，国外研制出单晶定向凝固高温合金，彻底解决了涡轮叶片在高温高压、恶劣工况下的寿命问题。美国装备波音747、767的JT9D发动机采用PWAl422单晶合金，寿命达9 600小时以上。F-15的F-100发动机用的是第一代定向凝固合金叶片，美国的第二代单晶合金PWAl484和第三代Re-neN6的性能又远远超过了第一代的水平。你可以看到空客和波音的飞机日夜在空中飞行，发动机可靠地工作着。有的CFM-56发动机寿命达到了1.4万小时。AL-31F大修间隔原来只有640小时，后来做了延寿才达到800小时，尽管战斗机发动机与民用涡扇发动机定位不同，但还是能看出基础研究的差距。中国目前能生产的定向凝固单晶叶片与国际水平差距就更大，人家一台发动机顶咱们10台以上。
宋：中国如果要发展大飞机，发展更高性能的军机，必须要有大推力涡扇发动机。发动机里最关键的是涡轮和压气机。无论是商用的高涵道比涡扇发动机，还是军用的小涵道比涡扇发动机，都需要核心机，而且需要最好的发动机叶片。叶片分涡轮叶片和压气机叶片。涡轮叶片一般要在1500℃和接近15000转/分这种极大离心力的恶劣工况下运转，在这种条件下工作成千上万个小时，要求极高。涡轮叶片工作温度高，负荷大，应力复杂，要求材料具有很强的热强性、抗冲击性、抗疲劳性、耐腐蚀能力及损伤容限特征。它的工作温度已经超过钢铁承受的温度，只能用高温合金。但高温合金在这么高的温度和这么大的离心力下要产生蠕动，一蠕动，叶片就要变形，很容易失效。在这种恶劣工况下，过去我们用的是多晶体合金。它的特点是：你把合金一弄断，看它的断面有很多闪亮的晶点。这种晶格结构有缺陷的地方首先会断裂。而单晶体合金就避免了多晶体合金的缺陷，它是均匀的整体，没有缺陷。如采用定向凝固制造成定向单晶合金，就消除了晶界，可将使用温度提高一个台阶，约为30℃，从而使涡轮进口温度提高30℃-60℃左右。它的整体辐射非常均匀，具有更高的疲劳寿命。多晶体合金容易疲劳，在高温下容易沿着晶界产生裂纹，而单晶把这个条件提高了1～2个数量级。在压气机叶片上，有很大的气动弹性，没有优秀的压气机叶片，承受不了气动弹性引起的疲劳和裂纹。
目前中国和国外这方面差距非常大，中国还没有民用涡扇发动机，都谈不上与国外的比较。军用的有，原来是涡轮喷气，现在是涡轮风扇，但用不到一千小时就要大修。西方的发动机使用寿命起码是一万个小时。如果这个差距不赶上，即使造出飞机来，由于发动机使用寿命短，也影响飞机的出勤率。
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歼-7的发动机涡喷7系列，大修周期开始也是100小时，想尽办法搞到150小时就挖尽潜力了。关键是涡轮和压气机叶片，在高温和强气流条件下老化、断裂、蠕动。西方战斗机的发动机也同样存在这些问题，但他们对此进行了大量的基础研究和实验工作，投入的巨资终于有了回报。上世纪70年代，国外研制出单晶定向凝固高温合金，彻底解决了涡轮叶片在高温高压、恶劣工况下的寿命问题。美国装备波音747、767的JT9D发动机采用PWAl422单晶合金，寿命达9 600小时以上。F-15的F-100发动机用的是第一代定向凝固合金叶片，美国的第二代单晶合金PWAl484和第三代Re-neN6的性能又远远超过了第一代的水平。你可以看到空客和波音的飞机日夜在空中飞行，发动机可靠地工作着。有的CFM-56发动机寿命达到了1.4万小时。AL-31F大修间隔原来只有640小时，后来做了延寿才达到800小时，尽管战斗机发动机与民用涡扇发动机定位不同，但还是能看出基础研究的差距。中国目前能生产的定向凝固单晶叶片与国际水平差距就更大，人家一台发动机顶咱们10台以上。