話說回來，我們怎么說也是五大流氓，并非一無是處，如果不要求第一，只要求前五的話，還真沒啥不會的技能。

2016年6月，一則《中國航空發(fā)動機(jī)材料重大突破，壽命優(yōu)于美國 1~2 個數(shù)量級》的新聞讓許多人一陣騷動，細(xì)細(xì)拜讀陳教授大作，只能說“進(jìn)步很大，但差距依然不小”。簡單解析一下：這則新聞源自南京理工大學(xué)陳光教授團(tuán)隊(duì)在《NATURE MATERIALS》(影響因子38，搞科研的同學(xué)都嚇尿了吧)上發(fā)表的一篇論文，大意是“高溫PST鈦鋁單晶”取得重大突破。

材料制備，本質(zhì)上就是讓原子按某種規(guī)律排列，高雅一點(diǎn)叫：定向結(jié)晶。這和兵法陣形差不多概念：讓原子排列的方向，全部對著受力方向，這樣的金屬葉片強(qiáng)度就高。但是高溫下，金屬都會熱脹冷縮，經(jīng)這一折騰，陣形就亂了，高雅一點(diǎn)叫：高溫下的合金蠕變。

陳教授研究的鈦鋁合金，屬于比較主流的發(fā)動機(jī)葉片材料。陳教授在合金結(jié)構(gòu)里加了Nb，這可不是撒胡椒粉那種加法，加Nb是很講究的。Nb有啥用呢?這陣形的主力士兵是鈦鋁原子，在陣形的關(guān)鍵位置，安排了Nb原子這個傳令兵，士兵就不怕走散，可以分開的距離就更大一些，在材料上表現(xiàn)為延展性能提升。同時，這個傳令兵也不會讓士兵分的太遠(yuǎn)導(dǎo)致陣形潰散，他會把士兵控制在一個有效范圍內(nèi)，這在材料上表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度提升。

PST在900度下抵住了637MPa的高拉伸強(qiáng)度，什么概念呢?——“這簡直屌炸天了!”一位不愿意透露姓名的材料學(xué)家說。

藍(lán)色線是美國波音客機(jī)GEnx引擎中的合金(簡稱4822合金)的蠕變抗力，紅線是陳教授的PST鈦鋁單晶，線條往上翹就表示掛了。解讀一下：

100MPa蠕變應(yīng)力：4822不到100小時就掛了，PST超過了800小時還沒掛，看趨勢不知道多久會掛。

150MPa蠕變應(yīng)力：4822抗了5個多小時，PST抗了350小時。

210MPa蠕變應(yīng)力：4822抗了1個多小時，PST抗了100小時。

這就是新聞上說的比國外先進(jìn)2個數(shù)量級的那個參數(shù)。在鈦鋁合金這塊，我們算是出頭了。

為啥還說差距依然不小?

但凡上天，減重自不用多說，原則上，葉片重量越輕、強(qiáng)度越高，越好。所以發(fā)動機(jī)會根據(jù)不同級葉片的工作環(huán)境，采用不同的材料，盡量降低發(fā)動機(jī)重量。鈦鋁合金和鎳基合金，前者輕但不牢靠，后者牢靠但重，兩者密度相差一半。

陳教授的PST合金可以耐900度，通常認(rèn)為氣膜冷卻能貢獻(xiàn)400度，隔熱涂層能貢獻(xiàn)100度，這樣算下來，保守估計(jì)鍋前溫度能到1750K，這基本可以搞定三代發(fā)動機(jī)。拍著腦門想想，若現(xiàn)有三代發(fā)動機(jī)全用PST替換，這畫面真是不敢想，搞不好推重比全都超過10了!就連美帝也得哭!

但是在1000度條件下，PST拉伸強(qiáng)度下降到238MPa，估計(jì)很快被扭成麻花。所以四代發(fā)動機(jī)，只能用在壓氣機(jī)和低溫渦輪那里，核心的高壓渦輪還是夠嗆。比如，美帝有款發(fā)動機(jī)的高壓壓氣機(jī)共9級，前3級鈦合金，后6級鎳基，這6級基本可以用PST替換，還有新聞里的GENx，低壓渦輪的鎳基合金也可以被替換。

不過四代發(fā)動機(jī)還得用上鎳基，我們的鎳基合金仍處于被吊打的階段，高端鎳材全靠進(jìn)口，基本被美德日壟斷。看看美帝的四代鎳基合金EPM102，400MPa/1000度，輕松撐過1000小時，對數(shù)據(jù)不敏感的同學(xué)回看一眼PST的參數(shù)(210MPa/900度，116小時)。

戰(zhàn)斗機(jī)還有“開加力”一說，就是在發(fā)動機(jī)后面再裝一個大圓筒，緊急時刻拼命往里倒燃料。這和吃興奮劑沒區(qū)別，瞬間增加50%的推力，但對材料的磨損極其嚴(yán)重，非常影響壽命!發(fā)動機(jī)在加力狀態(tài)下，一般不會超過5分鐘!

“最大推力”是指開加力的推力，“中間推力”是指不開加力的最大推力。

有了這些知識打底，咱就能解讀一些新聞了。

　
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