2017年航空發(fā)動機在3D打印的創(chuàng)新技術(shù)

3D打印的高速發(fā)展對傳統(tǒng)的工藝流程、生產(chǎn)線、工廠模式、產(chǎn)業(yè)鏈組合等產(chǎn)生深刻影響，增材制造讓零件設(shè)計更加自由，為航空發(fā)動機關(guān)鍵技術(shù)突破和性能指標(biāo)提升帶來更多可能性。我國已將增材制造作為《中國制造2025》發(fā)展重點，2017年，工信部等十二部門聯(lián)合制定并印發(fā)了《行動計劃》，要求到2020年，增材制造產(chǎn)業(yè)年銷售收入超過200億元，年均增速在30%以上。

2017年，GE宣布正在研制世界上最大的激光粉末增材制造設(shè)備。西門子完成了世界上首個3D打印燃氣輪機渦輪葉片及其全面測試。中國航發(fā)商發(fā)已完成增材制造微型渦噴發(fā)動機制造。中國航發(fā)航材院牽頭的國家重點基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化項目“超細3D打印有色/難熔金屬球形粉末制備技術(shù)”啟動。截至目前，中國航發(fā)和其他國內(nèi)科研機構(gòu)先后針對渦輪氣冷葉片、燃油組件、殼體、封嚴(yán)塊、噴嘴、整體葉盤、整體導(dǎo)向器、軸承座、葉柵等零件開展了增材制造技術(shù)探索研究，取得了積極進展。

航空發(fā)達國家都高度重視發(fā)動機材料技術(shù)的發(fā)展。高溫合金仍將是高溫渦輪部件的關(guān)鍵技術(shù)之一，陶瓷基復(fù)合材料（CMC）高溫部件應(yīng)用也進一步深入，GE預(yù)測在未來10年內(nèi)發(fā)動機中陶瓷基復(fù)合材料的應(yīng)用量將增加10倍。大數(shù)據(jù)、虛擬仿真等計算機技術(shù)的應(yīng)用將有效縮短航空發(fā)動機材料研制周期。

石墨烯被譽為已知的世界上最薄、最堅硬、導(dǎo)熱性及導(dǎo)電性最好的納米材料。高性能石墨烯復(fù)合材料的出現(xiàn)為增強航空發(fā)動機材料力學(xué)性能、熱學(xué)性能、耐腐蝕性能等綜合性能的提升提供了更多途徑。例如，石墨烯加入到陶瓷基體后可以大幅提高陶瓷基復(fù)合材料的機械性能，金屬基體引入石墨烯也可以提高金屬基體復(fù)合材料的物理性能、熱學(xué)性能、電學(xué)性能等。

2017年，俄羅斯用最新的VV753粉末鎳基高溫合金制造出了具有可變結(jié)構(gòu)的渦輪盤。GE完成了GE9X發(fā)動機陶瓷基復(fù)合材料部件的第二階段測試。日本研發(fā)出可快速自愈龜裂的新型陶瓷材料。美國先進陶瓷協(xié)會公開正在開發(fā)的1482攝氏度CMC路線圖，探索更耐高溫和具有更高損傷容限的下一代CMC。中國航發(fā)已開創(chuàng)了40多個石墨烯創(chuàng)新應(yīng)用的研究方向，多項成果在航空裝備和國防裝備上驗證、考核、小批應(yīng)用。

來源： 中國航空報        
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