关键性能指标“甩美国几条街”

    南京理工大学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跨越性突破。6月20日，相关成果在线发表于《自然材料》上。其室温拉伸塑性、屈服强度、高温抗蠕变性能、承温能力等关键性能指标处于国际领先，超过美国同类材料1—2个数量级。

    2007年，波音787飞机试飞成功。这种新型飞机可节油20％，氮化物（NOx）排放量减少80％，噪音显著降低，从而引发全球关注。

    这种飞机发动机由美国通用电气（GE）公司研制，采用Ti-48Al-2Cr-2Nb（以下简称4822）合金替代镍基高温合金，制造出最后两级低压涡轮叶片。

    这是钛铝合金首次应用在航空发动机上。

    GE公司采用的4822合金也称不上完美，它的室温拉伸塑性不到2％，虽然足以傲视其他金属间化合物，但它跟镍基合金比起来还是显得太脆了。因此，GE公司把它用在了环境温度、危险系数最低的末端两级叶片上，这样即使发生折断也不会导致整架飞机失控。

    美国人这么做是看重钛铝合金的密度仅为镍基合金的一半。在以克为减重单位的飞机发动机上，GE公司使单台发动机减重约200磅，成为当时航空与材料领域轰动性的进展。

    因此，钛铝合金成为目前公认的替代镍基高温合金的****新型轻质结构材料。

    陈光教授团队的研究成果在材料性能上实现了三大突破：

    一是室温拉伸塑性和屈服强度极大提升，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。二是抗蠕变性能优异。三是承温能力大大提高。

    航空发动机被誉为飞机的心脏，受制于基础研究能力不足，目前我国民用航空发动机基本依赖进口，军用战机发动机虽然有了一定进步，但是关键性能指标与发达国家还有差距。其中，涡轮叶片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。传统镍基合金虽然各方面性能都不错，但是它****的缺点是太重，直接导致发动机的能效比得不到提高。因此，各国科学家们从未停止寻找制造航空发动机合适材料的努力。

    “一代材料一代发动机。”中国航空动力机械研究所涡轮设计部副主任设计师康剑雄说，PST钛铝合金使用温度达900℃以上，已经可以与镍基合金同台竞技，它不仅可用于叶片，还有望用在涡轮盘、高压压缩涡轮等部件上。

    一个新型材料从实验室到装上飞机，还有漫长的道路要走。据陈光估计，PST钛铝合金实现应用还有5—10年。

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