航空發動機葉片
眾所周知，在航空發動機裡葉片是透平機械的「心臟」，是透平機械中極為主要的零件。透平是一種旋轉式的流體動力機械，它直接起著將蒸汽或燃氣的熱能轉變為機械能的作用。葉片一般都處在高溫，高壓和腐蝕的介質下工作。
動葉片還以很高的速度轉動。在大型汽輪機中，葉片頂端的線速度已超過600 ｍ/ｓ，因此葉片還要承受很大的離心應力。葉片不僅數量多，而且形狀複雜，加工要求嚴格；葉片的加工工作量很大，約佔汽輪機、燃氣輪機總加工量的四分之一到三分之一。
葉片的加工質量直接影響到機組的執行效率和可靠行，而葉片的質量和壽命與葉片的加工方式有著密切的關係。所以，葉片的加工方式對透平機械的工作質量及生產經濟性有很大的影響。這就是國內外透平機械行業為什麼重視研究葉片加工的原因。
隨著科學技術的發展，葉片的加工手段也是日新月異，先進的加工技術正在廣泛採用。
葉片的主要特點是：材料中含有昂貴的高溫合金元素；加工效能較差；結構複雜；精度和表面質量要求高；品種和數量都很多。這就決定了葉片加工生產的發展方向是：
組織專業化生產，採用少、無切削的先進的毛坯製造工藝，以提高產品質量，節約耐高溫材料；採用自動化和半自動化的高效工具機，組織流水生產的自動生產線，逐步採用數控和計算機技術加工。 葉片的種類繁多，但各類葉片均主要由兩個主要部分組成，即汽道部分和裝配面部分組成。因此葉片的加工也分為裝配面的加工和汽道部分的加工。
裝配面部分又叫葉根部分，它使葉片安全可靠地、準確合理地固定在葉輪上，以保證汽道部分的正常工作。因此裝配部分的結構和精度需按汽道部分的作用、尺寸、精度要求以及所受應力的性質和大小而定。由於各類葉片汽道部分的作用、尺寸、形式和工作各不相同，所以裝配部分的結構種類也很多。
有時由於密封、調頻、減振和受力的要求，葉片往往還帶有葉冠（或稱圍帶）和拉筋（或稱減震凸台）。葉冠和拉筋也可歸為裝配面部分。汽道部分又叫型線部分，它形成工作氣流的通道，完成葉片應起的作用，因此汽道部分加工質量的好壞直接影響到機組的效率。
下面說一下葉片的材料，由於透平葉片的工作條件和受力情況比較複雜，因此對葉片材料的要求也是多方面的，其中主要的要求概括如下：（1）．具有足夠的機械強度。即在工作溫度範圍內具有足夠的，穩定的機械強度（屈服極限和強度極限），並且在工作溫度範圍內這些機械強度具有穩定的數值。
在高溫情況下（一般指450℃以上），具有足夠的蠕變極限和持久強度極限。（2）.具有高的韌性和塑性以及高溫下抗熱脆性（高溫下穩定的衝擊韌性），避免葉片在載荷作用下產生脆性斷裂。
（3）.耐蝕性。抵抗高溫下氣體中有害物質的腐蝕以及溼蒸汽和空氣中氧的腐蝕能力。
（4）.耐磨性。抵抗溼蒸汽中水滴和燃氣中固體物質的磨蝕。
（5）.具有良好的冷、熱加工效能。（6）.
具有良好的減振性。葉片是處在交變載荷下工作，除要求有較高的疲勞極限外，還要求有良好的減震效能，即高的對數衰減率。這樣可以減小振動產生的交變應力，減小葉片疲勞斷裂的可能性。
根據使用溫度、使用溫度和化學成份等，可以將葉片材料分為兩類：（1）.馬氏體、馬氏體-鐵素體和鐵素體鋼。
這類鋼的使用溫度最高不超過580℃，可以作為汽輪機葉片材料。 （2）.奧氏體鋼、鐵鎳合金和鎳基合金等。
著類鋼的使用溫度最高不超過700～750℃，可以作為燃氣輪機葉片材料。
馬氏體類鋼包括1cr13、2cr13、cr11mov、cr12wmov等。1cr13和2cr13馬氏體不鏽鋼廣泛被採用作為汽輪機葉片材料，他具有較好的耐腐蝕性和熱強性，特別是它的減振性很好，其對數衰減率δ可達0.025。
按照其熱強性，1cr13鋼可用於450℃～475℃；2cr13鋼可用於400℃～450℃。2cr13鋼的含量較高，故室溫強度和硬度較高。常作汽輪機低壓部分葉片，但2cr13鋼的抗水滴沖蝕效能不足，用來作末級葉片還需要進行表面硬化或鑲焊硬質合金。
cr11mov和cr12mov是改形的12% cr鋼。它保持原來1cr13鋼的優點，由於分別加入了強化元素鉬、釩和鎢，鉬和釩使其熱強性遠比1cr13鋼高。cr11mov可在溫度550℃下使用；cr12wmov可在溫度580℃下使用。
cr12wmov的屈服極限高，耐腐蝕性好，亦可作為大型汽輪機的長葉片材料。馬氏體類鋼具有良好的減振效能，通常情況下其對數率減率δ在0.015～0.
055範圍內，它比奧氏體的δ大5～10倍。
研製新型航空發動機是鑄造高溫合金發展的強大動力，而熔鑄工藝的不斷進步則是鑄造高溫臺金發展的堅強後盾。回顧過去的半個世紀，對於高溫合金發展起著重要作用的熔鑄工藝的革新有許多，而其中三個事件最為重要：真空熔煉技術的發明、熔模鑄造工藝的發展和定向凝固技術的崛起。
真空熔煉技術真空熔煉技術真空熔煉技術真空熔煉技術。。。。真空熔煉可顯著降低高溫合盒中有害於力學效能的雜質和氣體含量，而且可以精確控制合金成分．使合金效能穩定。 熔模鑄造工藝熔模鑄造工藝熔模鑄造工藝熔模鑄造工藝。。。。
國內外熔模鑄造技術的發展使鑄造葉片不斷進步，從最初的實心葉片到空心葉片，從有加工餘量葉片到無餘量葉片，再到定向(單晶)空心無餘量葉片，葉片的外形和內腔也越來越複雜；空心氣冷葉片的出現既減輕了葉片重量，又提高了葉片的承溫能力。 ，其承溫能力約提高l50℃ 。
1990s年代之後，為滿足新型發動機之需要，計算機數值模擬在合金成分設計和鑄造工藝過程中的應用日趨增多。 在採用整體精密渦輪取代鍛件組合工藝中，由於渦輪鑄件幾何形狀複雜，斷面尺寸大，採用普通鑄造工藝的鑄件，巨集觀晶粒粗大且不均勻，由此帶來組織及效能的不一致性。此外鑄造合金固有的較低屈服強度和疲勞效能，往往不能滿足葉片設計要求。
近年來，出現了「細晶鑄造工藝細晶鑄造工藝細晶鑄造工藝細晶鑄造工藝」等技術，即利用鑄型及澆鑄溫度控制、凝固過程中機械電磁叫板、旋轉鑄造以及加入形核劑等方法，實現晶粒細化的。 美國howmet公司等用於細晶鑄造製造葉片等轉動件，常用合金為：in792、mar-m247和in713c合金；導向葉片等靜止件則多用in718c、pwa1472、rene220、及r55合金。
儘管高溫合金用於飛機發動機葉片已經50多年了，這些材料有優異的機械效能，材料研究人員，仍然在改進其效能，使設計工程師能夠發展研製可在更高溫度下工作的、效率更高的噴氣發動機。不過，一種新型的金屬間化合物材料正在浮現，它有可能徹底替代高溫合金。 高溫合金在高溫工作下時會生成一種γ相，研究表明，這種相是使材料具有高溫強度、抗蠕變效能和耐高溫氧化的主要原因。
因此，人們開始了金屬間化合物材料的研究。 金屬間化合物，密度只有高溫合金一半，至少可以用於低壓分段，用於取代高溫合金。 2023年，美國通用公司、精密鑄件公司等申請了一項由nasa支援的航空工業技術專案（aitp），通過驗證和評定鈦鋁金屬間化合物（tial，ti-47al-2nb-2cr，原子分數）以及現在用於低壓渦輪葉片的高溫合金，使其投入工業生產中。
與鎳基高溫合金相比，tial金屬間化合物的耐衝擊效能較差；將通過疲勞試驗等，將技術風險降至最低。 英國羅爾斯-羅伊斯公司，在2023年，也申請了一項γ相鈦鋁金屬間化合物專利，該材料是由伯明罕大學承擔研製的。這種材料可以滿足未來軍用和民用發動機效能目標的要求，可以用於製造從壓縮機至燃燒室的部件，包括葉片。
這種合金的牌號，由羅爾斯-羅伊斯公司定為: ti-45-2-2-xd。
可見航空發動機葉片的製造技術直接影響著發動機的效能等，各國對葉片的研究更是深入，隨著科技的發展，空心葉片的問世以及葉片塗層技術的成熟，未來的發動機，要想有更好的效能，我想在很大程度上依賴葉片技術的成熟與否。
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