突破航空发动机核心技术：单晶叶片终于赶上日本了
中国航空工业近年来的蓬勃发展，离不开一代代军工人呕心沥血的科研攻关。对于航天器来说，飞机的心脏病一直是我国军工的一项短板，也是制约我国飞行器发展的最重要的一环。但现在，我国有一项技术的突破打破了国外传统技术，中国成为世界第二个拥有该技术的国家。这项发动机的关键技术就是—涡轮发动机的单晶叶片技术。2014年，我国自行研制的第五代含铼高温合金材料、陶瓷基高温涡轮叶片及单晶涡轮叶片项目正式投产，这是我国在航空发动机和工业汽轮机制造领域取得了新的突破，目前只有中日两国成功研制了第五代高温单晶合金，目前我国自主研发的第一代和第而代单晶叶片已经用于涡扇-10改进型发动机，而三代高温单晶合金也已经应用于涡扇-15发动机上。
涡轮发动机中的涡轮叶片是发动机中最重要的部件。涡轮叶片处于全发动机中工作环境最恶劣，温度最高，应力条件最复杂的区域。涡轮叶片的质量也是衡量一个国家航空制造领域的重要指标。
在叶片工作的过程中，叶片需要承受发动机工作时的启动制动力，发动机将面临的温度剧变，转子叶片在高速运动下的离心力和根部切应力。这样的工作环境要求叶片的材料具有较高的蠕变强度，热机械疲劳强度，抗硫化腐蚀等。一些较为先进的航空发动机内部力要求更高。常规的喷气发动机中，燃气口温度约为1400℃，推力可达200KN，内部的叶片承受的拉应力达到150Mpa。而这种应力需求，常规工艺制造出来的叶片是很难满足条件的。
学习机械制造的人都应该知道，在钢铁制造冷却的过程中会逐渐形核，最后形成以若干晶核为主体的钢铁结构。不同晶核间的分子力很小，在常规应力试验中，横截面看到的都是有着各种毛刺的不同形核状态分界。常规钢铁并不注重晶核状态，其能承受的最大许用拉应力也不会超过非定向晶核钢铁的最大承受力。
但是，越是高精尖的发动机就越对材料有要求。若是采用常规的不定晶核钢铁，叶片根本无法承受发动机的拉力而被扯断，直接无法使用。采用定向晶核能够提高一部分的拉力，但是其中仍有明显的晶核分层，影响轴向的拉力和承受力。单晶叶片是指整块叶片上只有一个晶核，其他的铁原子都依附于这一个晶核顺序排列。这种排列顺序下，原子间的作用力是非常大的，其许用拉应力也是非常大的。正好能满足现在新型大推力发动机的叶片需求。
单晶叶片技术的掌握意味着我国将大大提高大推重比发动机的生产能力，并将大大提高原有发动机的使用寿命。根据研究，叶片的温度承受极限每提升25℃就可以使其在原有温度下提升至原来寿命的3倍。可以预想到，应用这种新型技术的我国军工产业将会推出更多强大的“心脏”，一些只存在于图纸上的沉睡的巨兽将在这颗强大“心脏”的驱使下，真正的降临于世，守护祖国的蓝天。
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