航空發動機低壓渦輪TiAl葉片,采用TiAl合金(鈦鋁合金)制造而成。常見的高溫合金是鎳基合金,TiAl合金密度是鎳基合金的一半,具有優異的高溫抗氧化性與高溫抗蠕變性,替代鎳基合金用來制造低壓渦輪葉片,可以大幅降低發動機重量。
航空發動機是飛機的動力來源,渦輪葉片是其關鍵裝置之一。推重比是航空發動機的重要性能指標,直接影響飛機飛行性能,提升推重比有兩條技術路線,一是提高發動機推力,二是減輕發動機重量。因此低壓渦輪葉片需要采用高強度、耐高溫、耐疲勞且質量輕的材料進行制造。
TiAl合金(鈦鋁合金)屬于高溫合金,具有質量輕、比強度高、比模量高、耐高溫、耐腐蝕、抗高溫氧化性優、抗高溫蠕變性好等優點,利用粉末冶金工藝可以制造結構復雜、尺寸精度高的工件,在低壓渦輪葉片領域應用潛力大。根據新思界產業研究中心發布的
《2025-2030年中國低壓渦輪TiAl葉片行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示,低壓渦輪TiAl葉片可以工作在600-850℃溫度范圍內,能夠顯著降低航空發動機重量,提高飛機飛行性能,并提高燃油效率、減少尾氣排放。
在海外,美國GE公司研制的GEnx發動機,裝備于波音787、747-8等機型中,波音787的發動機已經采用了低壓渦輪TiAl葉片;法國美國合資公司CFM公司研制的LEAP發動機,也采用了低壓渦輪TiAl葉片。我國商用大飛機產業發展迅速,C919訂單量不斷增加,C929開發步伐正在加快,低壓渦輪TiAl葉片自主研制需求迫切。
我國“十四五”國家重點研發計劃“先進結構與復合材料”重點專項中提出,要研究高品質TiAl合金粉末制備及增材制造關鍵技術;工信部關于發布國家重點研發計劃“高性能制造技術與重大裝備”等16個重點專項2024年度項目申報指南的通知中提出,針對我國商用航空發動機對輕質高強、長壽命TiAl葉片產業化和降低生產成本的迫切需求,開展新一代航空發動機低壓渦輪TiAl葉片關鍵技術開發與示范應用。
新思界
行業分析人士表示,現階段我國已有低壓渦輪TiAl葉片相關技術研究成果,其產業化發展速度正在加快。中國科學院金屬研究所研制出γ-TiAl合金低壓渦輪葉片,已經完成了模擬飛行循環考核試驗。江蘇華鈦瑞翔科技有限公司是中國科學院金屬研究所科技成果轉化重要載體,實現了高效率、低成本生產低壓渦輪TiAl葉片,為我國商用大飛機輕量化發展提供解決方案。