單晶高溫合金葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端最為關(guān)鍵的部件之一，被譽(yù)為 “皇冠上的明珠”，服役環(huán)境極為苛刻，在高溫、腐蝕環(huán)境下承受大載荷，而且需要上千小時(shí)的壽命。

    單晶高溫合金從研制到成熟可用需經(jīng)歷較長(zhǎng)的時(shí)間。在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，即使在科學(xué)、工業(yè)技術(shù)上具有雄厚的基礎(chǔ)，一種單晶高溫合金從研制到成熟可用也需要經(jīng)歷15年以上的研制周期。比如，美國(guó)GE公司目前大量應(yīng)用的第二代單晶高溫合金René N5，在20世紀(jì)80年代初開(kāi)始合金研制，到90年代中后期合金才得到應(yīng)用；美國(guó)PW公司大量應(yīng)用的第二代單晶高溫合金PWA1484，在20世紀(jì)80年代初期開(kāi)始研制，90年代中后期才應(yīng)用在F110等先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)上。

    單晶高溫合金葉片研制難度和周期與其結(jié)構(gòu)復(fù)雜性有關(guān)，普通復(fù)雜程度的單晶葉片研制周期較短，但在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用也需經(jīng)歷較長(zhǎng)的時(shí)間。從單晶實(shí)心葉片到單晶空心葉片、到高效氣冷復(fù)雜空心葉片等，技術(shù)難度跨度很大，相應(yīng)的研制周期跨度也較大。一般一種普通復(fù)雜程度的單晶空心葉片從圖紙確認(rèn)、模具設(shè)計(jì)到試制、再到小批投產(chǎn)，需要1～2年時(shí)間。但單晶葉片由于其復(fù)雜的服役環(huán)境，需要進(jìn)行大量的驗(yàn)證試驗(yàn)，一般一種普通結(jié)構(gòu)的單晶空心葉片從研制出來(lái)以后到航空發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用需5～10年的時(shí)間，有的隨發(fā)動(dòng)機(jī)研制進(jìn)度，甚至需要15年或更長(zhǎng)的時(shí)間。

    目前單晶合金材料已發(fā)展到第四代，承溫能力提升到1140℃，已近金屬材料使用溫度極限。未來(lái)要進(jìn)一步滿(mǎn)足先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的需求，葉片的研制材料要進(jìn)一步拓展，陶瓷基復(fù)合材料有望取代單晶高溫合金滿(mǎn)足熱端部件在更高溫度環(huán)境下的使用。

    單晶高溫合金僅用于制造單晶葉片，一臺(tái)先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)約需要100～200片單晶葉片，單晶合金葉片總重不超過(guò)50公斤。因此，即使面對(duì)市場(chǎng)廣闊的民機(jī)市場(chǎng)，全世界單晶葉片的市場(chǎng)需求是相當(dāng)有限的。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，全世界先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)每年對(duì)單晶高溫合金的需求僅約200～400噸。

責(zé)任編輯：王元

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