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中国从非洲挖出一个大宝贝:将彻底治好发动机心脏病比核弹还重要

更新时间:2016-08-10 08:02:18 文字尺寸:

中国从非洲挖出一个大宝贝:将彻底治好发动机心脏病比核弹还重要

图片为国产某新型发动机的涡轮叶片,叶片技术是航空发动机零件中非常重要的第一类零件技术。发动机性能指标的高低,都直接受叶片设计水平和制造质量的影响。航空发动机涡轮叶片 (包括涡轮工作叶片和导向叶片)是航空发动机中承受温度载荷最剧烈和工作环境最恶劣的部件之一,在高达1500摄氏度的高温下要承受很大、很复杂的应力 , 又要保持上万转的高速运动,因而对其材料的要求极为苛刻 。同时,涡轮叶片具有品种多、数量大、设计制造周期长等特点,它的设计、制造工作量约占整机制造工作量的三分之一。

【鹰眼图说军事 鹰眼快评栏目第540期】因此,如何质优、高效地设计出叶片,对于提高航空发动机设计质量、缩短研制周期,都具有重要意义。自上世纪20世纪四五十年代以来,中国航空工业对航空发动机涡轮叶片用材料,国内都投入了大量的人力、物力进行研究,研制出了不同的系列满足了航空发动机发展的需求,但实际上,我国在涡轮叶片材料加工技术上面临着巨大落差,无论从生产制备工艺水平,还是材料的理论研究和检测试验斗鱼美国、俄罗斯、法国、英国等发动机强国相差甚远,要想赶上他们的发动机,重点就在材料!核心就是材料技术的突破。

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自1957年,我国成功研制出第1种涡轮叶片材料GH4033开始,我国在涡轮叶片的高温合金技术就一直落后欧美近30年至40年的差距,比如当前美国第四代航空发动机已经开始第三代(CMSX-10)、第四代单晶材料(EPM-102),但我国直到2015年才开始使用第二代单晶材料,差距由此可见毫不夸张的讲,中国发动机落后其实就是发动机材料技术的落后。

军事专家雷泽先生告诉记者,现代高温合金具有优异的高温强度、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能、良好的疲劳性能和断裂韧性等综合性能,已成为当代航空发动机涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘等高温部件的关键材料,比如美国的F-22战斗机使用的F-119第四代航空发动机使用高温合金中,以稀土材料为主的粉末涡轮盘高温合金和单晶高温合金的应用量已经高达50%,所以中国要想在航空发动机逆袭美国,如何研制以镍、铼、钼、钴基高温合金已经成为中国航空工业发展航空发动机的关键问题。

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不过,虽然我国的稀土储量位居世界第一名,出口总量达到世界的近90%,但是实际上稀土相关金属储量却比较贫瘠,尤其是在制造高端航空发动机最不可少的镍、铼、钼、钴基高温合金领域长期受制于人。虽然中国拥有世界上钴材料的70%储量份额,但中国工业高速发展对钴材料这种稀土贵金属的需求量很大,实际上,中国近年来一直在海外寻找这种金属,比如世界上储量比较大的澳大利亚、玻利维亚、赞比亚和刚果等国家。

但长期以来,由于钴、镍、铼、钼等稀土金属的开采和销售都被西方发达国家垄断,这些材料的定价和销售中国参与不要,也说不上话,所以中国企业已经开始在海外自己找矿开采,例如中国洛阳钼业收购了刚果(金)最大的铜钴矿,该矿拥有大约300万吨钴矿,可以供中国使用50年,此外中国五矿集团还在收购美洲矿业公司,来开采南美的稀土材料矿业。可以说,中国企业积极参与海外矿产资源已经开始打破西方的垄断,为中国发展第三代单晶技术和现代高温合金奠定了坚实的基础。

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