中國研製出新型航空航太材料 飛機或有更強“中國心”

21日，記者從南京理工大學獲悉，該校陳光教授團隊研製出的高溫PST鈦鋁單晶新材料，在新型航空航太材料鈦鋁(TiAl)合金方面，取得重大跨越性突破。

航空發動機被譽為飛機的心臟，而葉片則是航空發動機中最關鍵的核心部件。

一般情況下，運用於國內飛機發動機葉片的主要材料是鎳基高溫合金，而鈦鋁合金是目前公認的替代高溫合金的最佳新型輕質結構材料。

美國通用公司曾採用Ti-48Al-2Cr-2Nb合金(以下簡稱“4822合金”)替代原來的鎳基高溫合金，製造了發動機最後兩級低壓渦輪葉片，使單台發動機減重約200磅，並在節油、減少氮化物排放量以及減噪方面效果突出。據悉，“4822合金”被用於波音787飛機，2009年正式投入商業運營，成為當時航空與材料領域轟動性的進展。

然而，此次陳光團隊研製的高溫PST鈦鋁單晶，在核心性能和持久壽命上均優於“4822合金”。

陳光在發佈會上介紹，他們製備的高溫PST鈦鋁單晶室溫拉伸塑性和屈服強度分別高達6.9%和708兆帕，抗拉強度高達978兆帕，實現了高強高塑的優異結合。

“更為重要的是，該合金在900℃時的拉伸屈服強度為637兆帕，並具有優異的抗蠕變性能，其最小蠕變速率和持久壽命均優於‘4822合金’1到2個數量級，並有望將目前鈦鋁合金的使用溫度從650~750℃提高到900℃以上。”陳光詳解道。

這一研究成果，獲得中國科學院院士、鈦合金和鈦-鋁系金屬間化合物專家、中國鈦合金研究與應用創始人之一曹春曉的認可，曹春曉表示，該團隊研製的新材料具有原創性、突破性、引領性和基礎性。

曹春曉院士指出，通常，鎳基單晶高溫合金的承溫能力每提高25~30℃，即為一代新合金。而陳光團隊發明的鈦鋁單晶合金，一下將承溫能力提高了150~250℃以上，是重大突破，屬引領性成果。

“這項關鍵材料技術對我國的航空航太事業的發展具有重大價值，有助於中國飛機擁有一顆更強的‘中國心’。”曹春曉感慨道。

另外，長期從事高溫結構材料研究的中國科學院金屬研究所研究員袁超認為，此研究成果也是金屬間化合物研究的重大突破。“該鈦鋁單晶合金不僅強度高，室溫塑性更是超過6.9%，4822合金室溫塑性還不到2%。”

據瞭解，6月20日，陳光教授團隊研究的相關成果已經線上發表在《自然材料》期刊上。