隸屬于聯(lián)合發(fā)動機(jī)公司（UEC）的“烏法發(fā)動機(jī)工業(yè)協(xié)會（JSC）”，這里正在制造航空發(fā)動機(jī)的渦輪葉片。
這里正在加工瓷土，將瓷土打碎，制作渦輪葉片的內(nèi)芯。
這是加工前的瓷土。
工人正在將塑形后的瓷土模型逐個檢查修形，這些做好的瓷土模型將首先燒結(jié)成熔融石英陶瓷芯。
渦輪噴氣式發(fā)動機(jī)需要中空的渦輪葉片，只有高質(zhì)量的陶瓷芯是失蠟法鑄造的最好內(nèi)芯材料，它能夠在澆鑄金屬時依然能夠保持穩(wěn)定，在鑄件冷卻后有能通過化學(xué)工藝輕易溶解，在葉片中留下所需要的空氣通道。
這是等待進(jìn)行加工的瓷土模型，在外部包裹蜂蠟進(jìn)行失蠟法鑄造，才能得到渦輪葉片。瓷土模型可以制作成橫截面非常小，而且在加工過程中變形小。
在這里工作的都是女性，細(xì)心而有耐心的女性才能勝任這里單調(diào)乏味，又特別需要認(rèn)真負(fù)責(zé)態(tài)度的工作。
這些瓷土模型其實(shí)就是葉片中的空氣通道，在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，有空氣在其中通過，從而冷卻渦輪葉片保持工作穩(wěn)定。
工人正在準(zhǔn)備澆鑄接口。
這些接口將安裝二到四個葉片，這樣澆鑄熔融金屬時可以提高效率。
工人正在給陶瓷芯包裹蜂蠟，蜂蠟的作用是在鑄造范摸中形成空腔。
工人正在將蜂蠟葉片安裝到澆鑄接口上。
已經(jīng)包裹了陶瓷芯的蜂蠟葉片。
粗壯的結(jié)構(gòu)都是澆鑄時的金屬流道，葉片其實(shí)非常細(xì)小。
將葉片進(jìn)行最后加工，這樣熔融金屬就可以將空腔充滿，不會造成鑄造砂眼。
加工好的鑄造模型。
這里有很多類似的模型，生產(chǎn)不同規(guī)格的渦輪葉片。
下一步是將這些鑄造模型包裹瓷土，制作陶范。
工人將鑄造模型安裝的一個旋轉(zhuǎn)機(jī)械上。
用機(jī)械手在陶土液中旋轉(zhuǎn)，使其均勻包裹住模型的任何部位。
這樣才能算合格。
之后加入特殊風(fēng)箱中，在外表噴淋瓷土，形成厚實(shí)的外殼。
操作機(jī)械的工人。
等待進(jìn)行加工的鑄造模型。
這是包裹陶土后的鑄造模型。
這里進(jìn)行風(fēng)干。
精密鑄造車間。
鑄造模型在這里進(jìn)行澆鑄。
首先要進(jìn)行加溫，將鑄造模型外部包裹的瓷土燒成陶瓷范模。
同時，將內(nèi)部的蜂蠟排出，形成鑄造空腔。
工人取出鑄造范模。
然后這些范模將澆鑄特殊合金溶液。
每種范模都要一種特別的熔爐進(jìn)行加工。
這是一種大型部件的范模生產(chǎn)。
溫度非常高。
最后，生產(chǎn)出的葉片還需要進(jìn)行X光探傷。
其實(shí)熒光滲透也是必須要做的（小編注）
每個葉片都要進(jìn)行多角度探傷，防止出現(xiàn)任何瑕疵。
X光照片，可以看出葉片內(nèi)部的空腔。
工人正在對X光照片進(jìn)行檢查。
整個渦輪葉片生產(chǎn)工藝非常繁復(fù)，完全超越了珠寶制造工業(yè)，而這僅僅是“工業(yè)皇冠上的鉆石”――航空發(fā)動機(jī)制造的一小部分。（文章來源于網(wǎng)絡(luò)）
航空發(fā)動機(jī)被稱為“工業(yè)之花”，是航空工業(yè)中技術(shù)含量最高、難度最大的部件之一。作為飛機(jī)動力裝置的航空發(fā)動機(jī)，特別重要的是金屬結(jié)構(gòu)材料要具備輕質(zhì)、高強(qiáng)、高韌、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等性能，這幾乎是結(jié)構(gòu)材料中最高的性能要求。
高溫合金是能夠在600℃以上及一定應(yīng)力條件下長期工作的金屬材料。高溫合金是為了滿足現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)對材料的苛刻要求而研制的，至今已成為航空發(fā)動機(jī)熱端部件不可替代的一類關(guān)鍵材料。目前，在先進(jìn)的航空發(fā)動機(jī)中，高溫合金用量所占比例已高達(dá)50%以上。
自1956年第一爐高溫合金GH3030試煉成功，迄今為止，我國高溫合金的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用已歷經(jīng)60年的發(fā)展歷程。60年的高溫合金發(fā)展可以分為三個階段。
第一個階段：從1956年至20世紀(jì)70年代初是我國高溫合金的創(chuàng)業(yè)和起始階段。本階段主要是仿制前蘇聯(lián)高溫合金為主體的合金系列，如：GH4033，GH4049，GH2036，GH3030，K401和K403等。
第二個階段：從20世紀(jì)70年代中至90年代中期，是我國高溫合金的提高階段。主階段主要試制歐美型號的發(fā)動機(jī)，提高高溫合金生產(chǎn)工藝技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量控制。
第三階段：從20世紀(jì)90年代中至今，是我國高溫合金的全新發(fā)展階段。本階段主要是應(yīng)用和開發(fā)了一批新工藝，研制和生產(chǎn)了一系列高性能、高檔次的新合金。
目前，我國的高溫合金研究主要研究單位是鋼鐵研究總院、北京航空材料研究院、中國科學(xué)院金屬研究所、 北京科技大學(xué)、東北大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等，主要生產(chǎn)企業(yè)有：中航工業(yè)、鋼研高納、煉石有色、撫順特鋼、高鋼特鋼和第二重型機(jī)械集團(tuán)萬航模鍛廠（二重）等。在此基礎(chǔ)上，我國已具備了高溫合金新材料、新工藝自主研發(fā)和研究的能力。
在現(xiàn)代先進(jìn)的航空發(fā)動機(jī)中，高溫合金材料用量占發(fā)動機(jī)總量的40%~60%。在航空發(fā)動機(jī)上，高溫合金主要用于燃燒室、導(dǎo)向葉片、渦輪葉片和渦輪盤四大熱段零部件；此外，還用于機(jī)匣、環(huán)件、加力燃燒室和尾噴口等部件。
燃燒室
燃燒室是動力機(jī)械能源的發(fā)源地。燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的燃?xì)鉁囟仍?500℃~2000℃之間，因?yàn)槠溆嗟目臻g有壓縮空氣流動，所以燃燒筒合金材料的承受溫度一般在800℃~900℃以上，局部達(dá)1100℃。因此，燃燒筒要求材料要具有高溫抗氧化和抗燃?xì)飧g性能，以及良好的冷熱疲勞性能。
燃燒室使用的主要高溫合金以鎳基或鈷基高溫合金為主。例如第三代戰(zhàn)斗機(jī)F100發(fā)動機(jī)選用Haynes 188鈷基高溫合金，F(xiàn)110、F404和F414發(fā)動機(jī)則選用Hastelloy X鎳基高溫合金。但是隨著飛機(jī)推重比的提高，對燃燒筒材料也提出了新的要求。第四代戰(zhàn)機(jī)燃燒筒主要是鎳基高溫合金并涂覆陶瓷熱脹涂層，并且采用新的燃燒室結(jié)構(gòu)，如F119和F135采用了浮動壁結(jié)構(gòu)，而F136發(fā)動機(jī)采用了Lamilloy結(jié)構(gòu)。到了第五代戰(zhàn)機(jī)，多使用Lamilloy結(jié)構(gòu)的高溫合金、耐高溫1482℃陶瓷復(fù)合材料和熱脹涂層。因此，為了適應(yīng)航空發(fā)動機(jī)新的推重比的要求，研發(fā)全新材料基體和制備工藝的高溫合金是目前航空航天領(lǐng)域的迫切需求。
導(dǎo)向葉片
導(dǎo)向葉片是渦輪發(fā)動機(jī)上受熱沖擊最大的零件之一，但由于它是靜止的，所受的機(jī)械負(fù)荷并不大。通常由于應(yīng)力引起的扭曲、溫度劇烈變化引起的裂紋以及過燃引起的燒傷，會使導(dǎo)向葉片在工作中經(jīng)常出現(xiàn)故障。根據(jù)導(dǎo)向葉片工作條件，要求材料要具有足夠的持久強(qiáng)度及良好的熱疲勞性能和較高的抗氧化和抗腐蝕的能力。
因此，鑄造高溫合金即成為了導(dǎo)向葉片的主要制造材料。美國Howmet等公司多采用IN718C、PWA1472、Rene220以及R55合金作為導(dǎo)向葉片的材料。近年來，由于定向凝固工藝的發(fā)展，用定向合金制造導(dǎo)向葉片的工藝也在試制中。此外，F(xiàn)WS10發(fā)動機(jī)渦輪導(dǎo)向器后篦齒環(huán)的制造也采用了氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金。
渦輪盤
渦輪盤在工作中受熱不均，盤的輪緣部位比中心部位承受較高的溫度，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。榫齒部位承受最大的離心力，所受的應(yīng)力更為復(fù)雜。為此，對渦輪盤材料的要求則需合金應(yīng)具有高的屈服強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度，以及良好的冷熱和抗機(jī)械疲勞性能，同時線膨脹系數(shù)要小，無缺口敏感性，具有較高的低周疲勞性能。
粉末高溫合金是現(xiàn)代高性能發(fā)動機(jī)渦輪盤的必選材料。1965年，高純預(yù)合金粉末技術(shù)被研發(fā)出來，此后，美國P&WA(Pratt&Whitney Aircraft)公司首先開創(chuàng)了粉末高溫合金盤件用于航空發(fā)動機(jī)的先河；1972年，IN100粉末高溫合金渦輪盤被用于F100發(fā)動機(jī)上，開啟了粉末高溫合金的實(shí)際應(yīng)用階段。
我國的粉末高溫合金的研究起步于20世紀(jì)70年代后期，在后續(xù)的發(fā)展過程中，根據(jù)國家型號需求，陸續(xù)開展了FGH95合金、FGH96合金、FGH97合金、FGH98合金和FGH91合金的研制，其中FGH95是目前強(qiáng)度最高的粉末高溫合金，最高使用溫度達(dá)650℃，主要用于制備發(fā)動機(jī)的渦輪盤擋板以及直升機(jī)用渦輪盤。
目前在粉末高溫合金領(lǐng)域，美國、俄羅斯、英國、法國、德國、加拿大、瑞典、中國、日本、意大利以及印度等國均開展了研究工作，美國、俄羅斯、英國、法國、德國和中國等國已掌握了工業(yè)生產(chǎn)工藝，其中僅有美國、俄羅斯、法國和英國能獨(dú)立研發(fā)粉末高溫合金，并建立了自己的合金牌號。
渦輪葉片
渦輪工作葉片是渦輪發(fā)動機(jī)上最關(guān)鍵的構(gòu)件之一。雖然它的工作溫度比導(dǎo)向葉片要低些，但是受力大而復(fù)雜，工作條件惡劣，因此對渦輪葉片材料具有很高的要求，要求材料具有高的抗氧化和抗腐蝕能力、高的抗蠕變和持久斷裂的能力、良好的機(jī)械疲勞和熱疲勞性能及良好的高溫和中溫綜合性能。
渦輪葉片用材最初普遍采用變形高溫合金，但隨著材料研制技術(shù)和加工工藝的發(fā)展，鑄造高溫合金逐漸成為渦輪葉片的候選材料。美國從20世紀(jì)50年代后期開始嘗試使用鑄造高溫合金渦輪葉片，前蘇聯(lián)也在60年代中期開始應(yīng)用鑄造渦輪葉片，英國則在70年代初采用了鑄造渦輪葉片。
在航空發(fā)動機(jī)不斷追求高推重比的前提下，促使國內(nèi)外自上世紀(jì)70年代以來，一直在研制新型高溫合金，先后研制了定向凝固高溫合金、單晶高溫合金等具有優(yōu)異高溫性能的新材料，其中單晶高溫合金材料成為目前主流的渦輪盤材料。
單晶高溫合金是在等軸晶和定向柱晶高溫合金基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類先進(jìn)發(fā)動機(jī)葉片材料。20世紀(jì)80年代初期以來，第一代單晶高溫合金PWA1480、ReneN4等在多種航空發(fā)動機(jī)上獲得廣泛應(yīng)用。80年代后期，以PWA1484、ReneN5為代表的第二代單晶高溫合金葉片也在CFM56、F100、F110、PW4000等先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)上得到大量使用，目前美國的第二代單晶高溫合金已成熟，并廣泛應(yīng)用在軍民用航空發(fā)動機(jī)上。90年代后期，美國研制成功第三代單晶高溫合金CMSX-10，之后，GE、P&W以及NASA合作開發(fā)了第四代單晶高溫合金EPM-102。法國和英國也分別研制單晶高溫合金，并實(shí)現(xiàn)了工程應(yīng)用。近年來，日本又相繼成功地研制了承溫能力更高的第四、第五、第六代單晶合金TMS-138,TMS-162,TMS-238等。
我國的單晶高溫合金是由中航工業(yè)航材院于20世紀(jì)80年代初率先開始研究的，并成功研制出我國第一代單晶高溫合金DD4。90年代又成功研制了第二代單晶高溫合金DD6，并廣泛應(yīng)用于多種型號的先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)上。此外，我國的第三代單晶高溫合金主要有北京航空材料研究院先進(jìn)高溫結(jié)構(gòu)材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制的DD9與DD10，中國科學(xué)院金屬研究所高溫合金研究部研制的DD32、DD33，中國科學(xué)院金屬研究所研制的DD90。第四代單晶高溫合金是由中國科學(xué)院金屬研究所研制的DD22。第五代單晶高溫合金為陜西煉石有色研制的含錸高溫合金材料。這些材料目前僅限于實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)階段。
隨著以殲10B、殲15、殲16為代表的多款三代半戰(zhàn)斗機(jī)陸續(xù)進(jìn)入列裝，對WS-10發(fā)動機(jī)的需求也日益增長；隨著國產(chǎn)大型運(yùn)輸機(jī)運(yùn)-20的列裝，大涵道比發(fā)動機(jī)也將進(jìn)入量產(chǎn)，這將直接驅(qū)動航空發(fā)動機(jī)用高溫合金的快速發(fā)展。為了提升高溫合金材料技術(shù)，工信部在發(fā)布的《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計劃（2015-2016年）》中明確要求,突破高溫合金等材料技術(shù)，為了滿足我國航空發(fā)展對高溫合金材料的要求。
因此，面對航空航天的迫切需求，進(jìn)行高水平、高質(zhì)量的高溫合金材料的發(fā)展和研制工作，穩(wěn)定現(xiàn)有體系產(chǎn)品的性能和質(zhì)量是我國科研機(jī)構(gòu)和相關(guān)部門今后將關(guān)注的重點(diǎn)，同時，研究和探索工作溫度超過1100℃以上的后繼新高溫材料，完善我國的高溫合金體系也將是后續(xù)研發(fā)的關(guān)鍵。此外，在完善高溫合金體系的同時，也需要建立和完善我國航空用高溫合金的標(biāo)準(zhǔn)。通過開展標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)研究，加強(qiáng)新材料研制中的標(biāo)準(zhǔn)化，提高標(biāo)準(zhǔn)制修訂的先進(jìn)性和適用性，完善通用材料標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)制定材料配套標(biāo)準(zhǔn)，從而更好地滿足我國航空航天發(fā)動機(jī)生產(chǎn)和發(fā)展的需要。也只有依據(jù)完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，大力發(fā)展新材料，改進(jìn)舊材料的性能，完善制備工藝，才能縮短與其他高溫合金領(lǐng)先國家如美國、日本、法國等的差距，提高我國在航空航天領(lǐng)域的競爭力，確保我國在國際事務(wù)中的話語權(quán)。（文章來源于網(wǎng)絡(luò)）
