鈦工業(yè)需加大航空鈦材的科技創(chuàng)新力度

“一代材料技術(shù)，一代航空裝備”是世界航空發(fā)展史的真實(shí)寫照。鈦合金是航空材料大家族中的重要成員，而發(fā)動機(jī)則是航空裝備中起著關(guān)鍵作用的心臟。他對記者說，鈦的問世極大地促進(jìn)了航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展，航空發(fā)動機(jī)的需求則強(qiáng)有力的牽引了鈦的發(fā)展。兩者之間誰也離不開誰的相互依賴、相互推動的辯證關(guān)系，成就了鈦與航空發(fā)動機(jī)的不解之緣。

隨著社會進(jìn)步，鈦合金在航空中的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。曹春曉介紹，美國NASA的預(yù)測，到2020年，Ti-Al金屬間化合物在航空發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用量可能達(dá)到20%。除了GE、R.R、CFM等公司已正式在寬體和窄體客機(jī)上的發(fā)動機(jī)應(yīng)用于低壓渦輪葉片外，普惠公司軍用發(fā)動機(jī)上也打算應(yīng)用TiAl合金，他們早已完成F119發(fā)動機(jī)TiAl合金高壓壓氣機(jī)葉片的試驗(yàn)驗(yàn)證，并開始用于F135發(fā)動機(jī)的熱端部件。R.R公司未來推出的新型超扇發(fā)動機(jī)（UltraFan）將裝配多級中壓渦輪，其轉(zhuǎn)動件將采用TiAl合金。GE公司還確定用Ti2AlNb合金代替In718合金制造高性能航空發(fā)動機(jī)的渦輪盤，以減重35%～45%。

航空發(fā)動機(jī)用550℃及以上的耐熱鈦合金體系基礎(chǔ)研究不足、工程化進(jìn)展緩慢，制約了耐熱鈦合金在新型號航空動力系統(tǒng)的裝機(jī)應(yīng)用；船舶及海洋工程用鈦合金尚未建立完善的鈦合金材料應(yīng)用體系，目前國內(nèi)鈦合金牌號過于繁雜，現(xiàn)有性能數(shù)據(jù)積累無法有的放矢為設(shè)計(jì)部門提供選材依據(jù)；短流程、低成本的高性能鈦合金棒材及鍛件工程化制備技術(shù)研究不足；現(xiàn)有鈦合金技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（國標(biāo)、國軍標(biāo)）無法滿足新合金牌號和當(dāng)前應(yīng)用的需求；原材料質(zhì)量穩(wěn)定性、鈦合金鑄錠熔煉用中間合金的成分均勻性和批次穩(wěn)定性差，國內(nèi)多元中間合金的開發(fā)、制備能力薄弱。

針對上述行業(yè)急需解決的問題，還需加大科技創(chuàng)新力度，提高海綿鈦的穩(wěn)定性和零級品率，提高先進(jìn)鈦合金及其加工技術(shù)，攻克鈦及其合金加工材性能均勻性、穩(wěn)定性、批量一致性的技術(shù)難題，促進(jìn)鈦加工材產(chǎn)品性能全面升級，從而實(shí)現(xiàn)由規(guī)模擴(kuò)張的粗獷式增長向提升品質(zhì)和技術(shù)含量的內(nèi)涵增長的模式轉(zhuǎn)變，以滿足在航空航天、醫(yī)療和船舶等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅茆伈牡男枨?。我國在Ti-Al金屬間化合物的基礎(chǔ)研究、預(yù)先研究和應(yīng)用研究方面已取得很重要的進(jìn)展，中科院金屬所、北京航空材料研究院等都已取得初步成果，相信未來一定能為我國自主研發(fā)的航空發(fā)動機(jī)作出重要貢獻(xiàn)。