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對于許多熱愛大飛機的粉絲們來說，航空發(fā)動機一直是大家關注的焦點。這顆“工業(yè)制造皇冠上的明珠”除了在設計制造方面極盡精密復雜，在材料的運用上也有很多特殊的要求。

目前先進的航空發(fā)動機工作溫度在1700攝氏度以上，已經(jīng)超出小編的認知范圍了！

小編特地去查了一下資料來進行對比，大家熟知的金屬比如銅的熔點1083℃，鎳的熔點1453℃，鐵的熔點1538℃，統(tǒng)統(tǒng)都沒發(fā)動機的工作溫度高，那發(fā)動機里面用的是什么材料呢？

鎳基合金

目前，大部分飛機的發(fā)動機葉片都是鎳基合金，耐熱性能最好的鎳基高溫合金材料工作溫度達到1100℃左右，發(fā)動機工作溫度大大超過發(fā)動機渦輪葉片鎳基合金的熔點，怎么辦？

小編告訴你，必須采用隔熱涂層，同時設計先進的冷卻結構，發(fā)動機葉片上覆蓋著許多小氣孔，這些小孔就是用來散熱的，使得渦輪葉片結構、工藝變得更加復雜，將壓氣機壓縮后的空氣，通過那些迷宮一樣的冷卻通道，引入內(nèi)腔復雜冷卻結構的空心葉片，就能夠給發(fā)動機來個超級大降溫了。

不過在發(fā)動機性能進一步提升的需求（高推重比、高增壓比、高溫度）之下，迫切需要發(fā)展新一代耐高溫、低密度、低膨脹、高性能的結構材料。

碳/碳復合材料

碳/碳復合材料是一種新型的高溫材料，在高溫下具有優(yōu)良的力學性能，特別是其力學性能隨溫度升高而升高的特點，簡直就是為航空發(fā)動機量身定做的。小編掐指一算，將碳/碳復合材料應用于航空發(fā)動機將會帶來以下三點好處：

1

發(fā)動機減重，提高發(fā)動機推重比/功重比

2

提高熱端部件工作溫度，提高發(fā)動機熱效率

3

減少冷空氣的使用，提高發(fā)動機效率

近年來，碳/碳復合材料已經(jīng)逐步地應用于航空發(fā)動機部件。美國LTV 公司已經(jīng)生產(chǎn)出碳/碳復合材料整體渦輪葉盤，并已經(jīng)完成了地面超轉試驗。美國F100航空發(fā)動機的噴嘴和加力燃燒室噴管是用碳/碳復合材料制造的。此外，俄羅斯、德國、法國也已經(jīng)制造出碳/碳復合材料的渦輪轉子外環(huán)、噴油桿等部件。

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陶瓷基復合材料

在各類型新型耐高溫材料中，陶瓷基復合材料(CMCs)具有高的熔點、剛度、硬度和高溫強度，并且抗蠕變，疲勞性能好。它克服了金屬材料密度高、耐溫低，結構陶瓷脆性大、可靠性差，碳/碳復合材料抗氧化性差、強度低等缺點，作為航空航天發(fā)動機需要承受極高溫度的特殊部位的結構用材料具有很大潛力。

連續(xù)纖維增強陶瓷基復合材料保留了陶瓷材料耐高溫、抗氧化、耐磨耗、耐腐蝕等優(yōu)點的同時，充分發(fā)揮陶瓷纖維增強增韌作用，克服了陶瓷材料斷裂韌性低和抗外部沖擊載荷性能差的先天缺陷。相比合金基復合材料，CMCs工作溫度高達1650℃，不僅可以通過減少冷卻氣流，提高渦輪熱效率，而且降低了結構復雜性和制造難度。此外，CMCs密度約為耐高溫鎳基合金的1/4~1/3，鎢基合金的1/10~1/9，可以大大減輕發(fā)動機結構質(zhì)量，降低油耗的同時提高推重比。

由于陶瓷基復合材料的優(yōu)良性能，各大航空發(fā)動機制造商正積極推進連續(xù)纖維增強陶瓷基復合材料在航空發(fā)動機上的應用，如法國斯奈克瑪公司生產(chǎn)的連續(xù)纖維增強陶瓷基復合材料的調(diào)節(jié)片、封嚴片等部件已經(jīng)裝機使用。英國羅羅公司則計劃在未來航空發(fā)動機渦輪盤、渦輪葉片、高壓壓氣機葉片、機匣、燃燒室、尾噴管等部件均采用陶瓷基復合材料。

金屬間化合物

金屬間化合物是指金屬元素之間或金屬元素與類金屬元素之間，通過共價鍵形成的化合物，具有優(yōu)異的耐高溫、抗氧化、耐磨損性能。與陶瓷材料相比，雖然其耐溫性不如陶瓷材料，但具有比陶瓷材料更加優(yōu)異的導熱性能。

其中以Ti-Al 系金屬間化合物的應用研究最為廣泛，我國自主研制的PST鈦鋁單晶室溫拉伸屈服強度高達709MPa，延伸率高達6.9%；900 ℃拉伸屈服強度仍達637 MPa，持久壽命和最小蠕變速率優(yōu)于4822鈦鋁合金1~2個數(shù)量級。

小Tips：

單晶葉片是只有一個晶粒的鑄造葉片。定向結晶葉片消除了對空洞和裂紋敏感的橫向晶界，使全部晶界平行于應力軸方向，從而改善了合金的使用性能。

隨著航空事業(yè)的飛速發(fā)展，航空發(fā)動機的性能也會大幅提升，對于高溫材料的要求也會越來越高，新型高溫材料也將成為先進發(fā)動機高溫材料的重點研究方向，大家和小編一起期待吧！

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