先进航天发动机叶片材料

第一篇：先进航天发动机叶片材料

先进航天发动机叶片材料专题学习报告

一、航空发动机叶片材料基础

冯强教授就《先进航天发动机叶片材料与服役损伤》给我们做了报告。讲座中，冯老师结合自己的学习、研究经历，向我们展示了先进航空发动机在国防和民用中不可替代的地位，指出我国在航空发动机领域和发达国家还有很大的差距，而这些差距主要是在高压涡轮叶片材料方面。

燃气涡轮是航空燃气涡轮发动机的重要部件之一，为使航空燃气涡轮发动机在尺寸小、重量轻的情况下获得高性能，主要的措施是采用更高的燃气温度。涡轮进口温度每提高 100 ℃，航空发动机的推重比能够提高 10%左右，国外现役最先进第四代推重比 10 一级发动机的涡轮进口平均温度已经到了 1600 ℃左右，预计未来新一代战斗机发动机的涡轮进口温度有望达到 1800 ℃左右。

表1 各代发动机涡轮叶片材料

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，在高温下要承受很大、很复杂的应力，因而对其材料的要求极为苛刻。

二、航空发动机涡轮叶片材料国内外研究进展

航空发动机涡轮叶片用材料最初普遍采用变形高温合金。随着材料研制技术和加工工艺的发展，铸造高温合金逐渐成为涡轮叶片的候选材料。美国从20世纪50年代后期开始尝试使用铸造高温合金涡轮叶片，前苏联在60年代中期应用了铸造涡轮叶片，英国于70年代初采用了铸造涡轮叶片。而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。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、隔热涂层等技术。

航空发动机的发展对涡轮叶片用材料的使用温度提出了越来越高的要求；中国涡轮叶片用材料也从变形高温合金发展到了单晶高温合金和金属间化合物基高温合金，其使用温度从700℃提高到了1100-1150℃。

三、该领域的研究热点及代表性文献分析

目前，国内外的研究热点主要集中在以下几个方面：（1）定向凝固和单晶精铸

定向凝固和单晶精铸技术已经成为推重比10以上高性能发动机关键制造技术之一。单晶叶片是基于定向凝固技术发展出的一种沿叶身方向完全消除晶界织构的叶片。作为高推重比航空发动机的核心部件，必须具有优良的高温抗蠕变、抗热机械疲劳、抗氧化腐蚀性能和较高的承温能力，它也是衡量一种型号发动机先进程度的重要标志。

国外已批量生产叶身无余量的各种尺寸的叶片精锻件和定向及单晶合金空心叶片精铸件，现役发动机已普遍采用的精铸单晶空心叶片和超塑性锻造粉末高温合金涡轮盘；美国Howmet公司已生产100多种100多万件精铸单晶叶片。此外，国外还在研究尺寸达2000毫米的精铸件和已研究成功复杂内腔的单晶叶片与双性能涡轮盘。（2）精密锻造

高推重比发动机的锻件占结构重量55%以上。精密锻造技术已经成为高性能发动机的关键制造技术。目前，国外已批量生产投影面积1.2～3.5平方米的各种材料的大型模锻件，并已研究成功投影面积5.16平方米的钛合金模锻件。另外，正在研发的有：用等温锻造技术制造带叶片的压气机整体叶盘转子；用粉末冶金超塑热等静压和等温锻造精化技术制造具有无偏析超细晶粒及难以成形的锻件毛坯，材料利用率可提高4倍。精密锻造精度和质量主要依靠计算机对锻造过程进行控制，以获取最佳的锻件精度和质量。（3）热障涂层技术

高推重比发动机结构中将大量采用以热障涂层技术为代表的先进涂层技术。热端先进航天发动机叶片材料专题学习报告

部件采用热障涂层以提高结构强度，其中有陶瓷涂层和多层隔热层。陶瓷热障涂层需先在零件表面喷涂MCrALY底层以提高结合强度。多层复合隔热涂层是在基体金属表面钎焊一层柔性金属纤维结构,可减少冷却气流80%。涡轮工作叶片和导向器的隔热涂层采用低压等离子喷涂涂敷，也可以采用电子束物理气相沉积（EB-PVD）涂敷。发动机冷端部件均采用封严涂层、耐磨和防腐蚀涂层。涂敷方法多采用等离子喷涂、火焰喷涂、爆炸喷涂、超音速火焰喷涂和真空等离子喷涂。

北京科技大学新金属材料国家重点实验室和国家材料服役安全科学中心的胡聘聘、陈晶阳、冯强等人分别就Mo和Ru对镍基单晶合金组织及持久性能的影响进行了研究，研究表明Mo的添加提高了γ’相的体积分数和错配度，并促进筏排组织的形成，有利于合金持久性能的提高，但由于Mo促进TCP相的大量析出，从而使合金的持久寿命降低。另一项试验中，1100℃、140 MPa条件下持久性能测试表明，Ru显著提高合金的持久寿命，这与Ru增加合金中的γ’相体积分数和γ/γ’点阵错配度，促进筏排组织的形成，并减小时效组织中的γ通道宽度有关。

沈阳中科三耐新材料股份有限公司和中国科学院金属研究所的刘鸣、姜卫国等人报道了《复杂结构空心高压涡轮导向叶片精密铸造工艺》，他们对双联复杂结构空心高压涡轮叶片的精密铸造工艺进行了研究，结果表明，采用硅基陶瓷型芯为主芯并组合石英管，使制备空心叶片铸造用陶瓷型芯工艺过程明显简单化，提高了陶瓷型芯的成品率。采用该型芯成功制备了合格的双联空心高压涡轮叶片。

中航工业沈阳发动机设计研究所的张志强、宋文兴、陆海鹰等人在《热障涂层在航空发动机涡轮叶片上的应用研究》一文中详细研究了陶瓷热障涂层的材料与制备方法，介绍了热障涂层的基本原理和主要工艺特点，他们解决了热障涂层在喷涂过程中所产生的堵塞气膜孔、减小排气面积、降低疲劳性能、遮挡等方面的难点问题，给出了热障涂层叶片在试验和试车中的考核结果。

四、我校在该领域的特色和优势

在先进航空发动机叶片材料的研制领域，北京科技大学新金属材料国家重点实验室以及国家材料服役安全科学中心具有得天独厚的优势，在新金属结构材料、新金属功能材料、材料制备新技术新工艺方面具有极强的优势，在高温耐热合金方面，曾开发出具有我国独立知识产权的新一代航空航天用发动机材料—高温高性能高铌钛铝合金材料，并且即将步入产业化阶段，这一技术将使我国航空航天发动机材料居世界领先水平。参考文献

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第二篇：沈阳航天三菱发动机厂参观感受

沈阳航天三菱发动机厂参观感受

按照专业学习的需要，今天我们到沈阳航天三菱发动机厂进行了参观，为时一个小时的行车，我们来到了沈阳航天三菱发动机厂。到哪里给我的第一印象是好大的一个工厂啊！之后在安排下，首先，我们先到一个会议室里听他们这里一个管理人员介绍了一下他们的工厂概况和相应的发动机的类型及功能，技术研发的一些方面。

沈阳航天三菱汽车发动机制造股份有限公司由中国，日本，马来西亚三国五家公司出资组建的中外合资企业，公司成立于1992年8月。由中国航天汽车有限责任公司，三菱自动车工业株式会社，沈阳建华汽车发动机有限公司，马中投资控股有限公司，三菱商事株式会社五家公司，公司注册资本72852万元人民币，资产总额258732万元人民币。长治坐落于沈阳市浑南新区航天路6号。

企业规模：公司占地面积342590平方米，建筑面积149715平方米。公司建有缸体，缸盖，曲轴，凸轮轴，连杆和主轴承机床加工生产线，缸盖铸造生产线，发动机装配线。发动机年生产能力年产40万台，公司的主要工艺设备，开发试验设备及检测设备均为美国，德国，日本等国引进，技术水平达到国际先进水平表准，公司现有员工人数870人，其中有工程技术人员120人，各级管理人员110人。公司早已通过了质量体系认证和环保安全体系认证，达到国际汽车行业对供应商质量体系和环保安全的要求。

企业产品：公司引进日本三菱自动车4G6系列（2.0、2.4L）、4G6MIVEC系列等发动机制造技术，产品具有技术领先、低噪音、低振动、低油耗特点，排放可达到国内标准。公司引进的A9系列发动机具有高性能、轻量化、高环保等主要特点，是继在德国生产销售后，全球上第二家及亚洲首家生产销售此款发动机的公司。

听完介绍之后，我们就去发动机厂里面进行参观。进到里面一看，好大的一个机械自动化生产线。先进的生产技术，自动化的进行生产。这是我第一次见到这么大的机械自动化生产线。我们按照规定的路线进行参观，管理人员为我们进行讲解，里面的工人都在认真地工作，为了拥有很好的质量标准，他们每天都在努力奋斗。他们的管理也非常的严格，不能有一点粗心。发动机的各项指标经过严格的检测之后才能出厂。

通过今天的参观学习，对发动机的生产方面有了一些了解，为以后的工作也提供了一些帮助。

2011年10月20

汽车ZG101—07 韩义新

第三篇：航天学院先进事迹报告

哈工大卫星技术研究所：

2004年，卫星研制团队成功地将“试验卫星一号”送上太空。2008年，他们再一次以哈工大的名义使一颗名为“试验卫星三号”的小卫星在夜空中闪耀。卫星技术研究所创造了中国高校的多项第一，实现了我国微小卫星一体化系统总体技术研究的新突破，填补了中国高校卫星研究的空白。

高会军：

由于家境贫寒，他放弃了正常求学的机会，但生活的清苦铸就了他顽强的性格和拼搏的斗志。不懈的努力让他成为哈工大历史上唯一一位29岁由讲师直接晋升为教授的优秀教师。全国百篇优秀博士学位论文奖获得者、香港大学荣誉教授、国家杰出青年科学基金获得者、入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选、新世纪优秀人才支持计划……这就是有着传奇般经历却始终以“君子务本，静水流深”勉励自己的博士生导师——高会军。

王贺年：

西部计划抗震救灾志愿者，他用两年的时间签订了一份大爱的契约，在与剑阁县地震灾区人民共渡时艰的日子里，促成校地合作备忘录的签订，为剑阁县带来自主招生名额，开办返乡农民工培训，被评为广元市优秀共产党员，荣获共青团中央授予的第八届中国青年志愿者优秀个人奖。

刘峰：

2008年3月8日注定是一个传递爱与责任的日子，面对挣扎于冰窟中的两名女孩，在生与死的边缘，两名哈工大学子何晓波、刘峰没有丝毫犹豫，以奋起救人的壮举传承了哈工大精神，展现了当代优秀大学生的风采。曾获全国见义勇为优秀大学生、2008中国大学生十大人物等荣誉称号。

航模协会：

成立20年来，航模协会始终坚持“普及航空航天知识，培养学生创新能力，丰富校园文化生活”。2008年，在世界大冬会中出色完成了圣火采集任务，荣获“特殊贡献奖”；2010年，取得了科研类全国航空航天模型锦标赛遥控模型直升机模拟搜救比赛个人项目前三名、团体第一名的优异成绩。

仰望星空，脚踏实地。大学四年，全班八个学期零挂科、五个学期零补考，班级平均学分绩排名航天学院年级第一；100%的读研率，100%的寝室优秀率，黑龙江省先进班集体、黑龙江省五四红旗团支部；同学们还用奖学金和勤工助学所得资助了两名贫困儿童；最近，班级全体同学又自发地为校教育发展基金会捐款5000元。

第四篇：沈阳航天三菱发动机参观感受(孙)

沈阳航天三菱汽车发动机厂参观感受

今天由于专业课的需要，我们要去沈阳航天三菱汽车发动机制造有限公司去参观，带着兴奋和好奇我们乘车来到了沈阳航天三菱汽车发动机制造有限公司。看着那非常气派的大门和很大的工厂我知道我们的目的地到了。

沈阳航天三菱汽车发动机制造有限公司是由中国、日本、马来西亚三国五家公司出资组建的中外合资企业，成立于1997年8月。中国航天汽车有限责任公司占股比30%，三菱自动车工业株式会社占股比25%，沈阳建华汽车发动机有限公司占股比21%，马中投资控股有限公司占 股比14.7%，三菱商事株式会社占股比9.3%。这是我第一次参观专业有关的工厂，怀着激动的心情走进工厂，跟着讲解员我们来到了会议室，跟我们讲了一些关于参观中的一些安全问题，我还了解到公司建有缸体，缸盖，曲轴，凸轮轴，连杆和主轴承盖机加工生产线，缸盖铸造生产线，发动机装配线。发动机年生产能力年产40万台，公司引进日本三菱自动车4G6系列，A9系列发动机制造技术，产品具有技术领先，低噪音，地震动，低油耗等特点，发动机已随整车出口到美国，意大利，澳大利亚，埃及等国际市场，该公司是由日本三菱商标委员会授权在中国境内唯一合法使用三菱标志的 生产企业，这些都让我们颇为震惊，也许是为日本的品牌震惊，三菱都听厉害啦，那丰田，本田之类的销售量不是更大吗，中国企业要想赶超日本企业任重道远啊，该公司的工作人员还给我们介绍了该公司所要的技术人员和福利待遇，他说技术人员在哈尔滨工业大学招人，而我们这些专科生则应该是在一线工作的，当然工资和待遇也就不同了，这些当然也使我们自己觉得比别人低一等，但我们从没放弃。

在老师和讲解员的带领下我们来到了装配车间，看到了一系列的全自动化生产线，虽然有一些都还不太懂，但我们也学到了很多我们以前都没学到的东西。听讲解员讲到先进的生产技术，自动化的进行生产。这是我第一次见到这么大的机械自动化生产线。我们按照规定的路线进行参观，管理人员为我们进行讲解，里面的工人都在认真地工作，为了拥有很好的质量标准，他们每天都在努力奋斗。他们的管理也非常的严格，不能有一点粗心。发动机的各项指标经过严格的检测之后才能出厂发动机制造的流水线更是一气呵成，流水线上个员工的工作是单调重复的，年生产100万台发动机就是这样生产出来的，最后为了测试发动机性能还要进行各种实验。

参观完以后还有一种意犹未尽的感觉，才发现我们有很多东西要学，我们对发动机了解的还不是很多，回去以后一定要好好学习专业课，只有学习才能更好的充实自己，乘车回到学校，今天的参观结束了，也让我学到了很多。

汽车ZG101—20 孙涛

第五篇：沈阳航天三菱发动机厂参观感受(陈)

沈阳航天三菱发动机厂参观感受

专业学习的需要，我们在老师的组织下参观沈阳航天三菱发动机，沈阳航天三菱汽车发动机制造有限公司是由中国、日本、马来西亚三国五家公司出资组建的中外合资企业，成立于1997年8月。中国航天汽车有限责任公司占股比30%，三菱自动车工业株式会社占股比25%，沈阳建华汽车发动机有限公司占股比21%，马中投资控股有限公司占 股比14.7%，三菱商事株式会社占股比9.3%。这是我第一次参观专业有关的工厂，怀着激动的心情走进工厂。

我们进工厂之后，在老师的领队下先去了一个会议室，听了三菱工作人员的讲解，据他们讲，该企业的股份由五家公司占有，中国航天汽车有限公司占股比30%，三菱自行车工业株实会社占股比25%，沈阳建华汽车发动机有限公司占股比21%，马中投资控股有限公司占股比14.7%,三菱商事株式会社占股比9.3%,可见日本拥有该公司较大的股份比重，这让我们这一代人的压力很大，因为我们都想超越日本，我还了解到公司建有缸体，缸盖，曲轴，凸轮轴，连杆和主轴承盖机加工生产线，缸盖铸造生产线，发动机装配线。发动机年生产能力年产40万台，公司引进日本三菱自动车4G6系列，A9系列发动机制造技术，产品具有技术领先，低噪音，地震动，低油耗等特点，发动机已随整车出口到美国，意大利，澳大利亚，埃及等国际市场，该公司是由日本三菱商标委员会授权在中国境内唯一合法使用三菱标志的 生产企业，这些都让我们颇为震惊，也许是为日本的品牌震惊，三菱都听厉害啦，那丰田，本田之类的销售量不是更大吗，中国企业要想赶超日本企业任重道远啊，该公司的工作人员还给我们介绍了该公司所要的技术人员和福利待遇，他说技术人员在哈尔滨工业大学招人，而我们这些专科生则应该是在一线工作的，当然工资和待遇也就不同了，这些当然也使我们自己觉得比别人低一等，但我们从没放弃。

听完介绍之后，我们就去发动机厂里面进行参观。进到里面一看，好大的一个机械自动化生产线。先进的生产技术，自动化的进行生产。这是我第一次见到这么大的机械自动化生产线。我们按照规定的路线进行参观，管理人员为我们进行讲解，里面的工人都在认真地工作，为了拥有很好的质量标准，他们每天都在努力奋斗。他们的管理也非常的严格，不能有一点粗心。发动机的各项指标经过严格的检测之后才能出厂发动机制造的流水线更是一气呵成，流水线上个员工的工作是单调重复的，年生产100万台发动机就是这样生产出来的，最后为了测试发动机性能还要进行各种实验。

参观完后，给我的感受是看似发动机是复杂的，但在生产线上操作很简单，我们学习的是修理，想要修好一种发动机，必须对它的性能了解的非常清楚，就像老师说的，我们要像医生一样，对发动机就像对人体一样了解，这样我们才能敢下手修理。再一个感受就是这里的工作不是我想要的，看着他们机械式的工作，我就想，没有了工作热情，那么这样的工作已经失去了意义，但我实事求是，从基本出发，努力学好每一门专业课，打好基础，这是最重要的。

汽车ZG101—02

陈小平