攻克航空发动机叶片涂层技术
2022-11-29 06:01:00 来源:武汉晚报

武汉晚报讯(记者万凌)在武汉材料保护研究所有限公司薄膜事业部实验室,一根直径约20厘米的气流管连接着一个高约2米、貌似《西游记》中“炼丹炉”的化学反应设备,博士孙清云站在数控台前启动实验设备,并反复调试显示屏上的各项参数。

“明年项目正式验收后,我们会尽快进行产业转化,不能再被国外‘卡’脖子了。”武汉材保所公司董事长兼党委书记吴勇告诉记者,2020年,由武汉材保所牵头,华科大、西安交大、东方电气等8家高校和企业共同承担国家重点研发计划项目《细长孔零件化学气相沉积涂覆关键技术示范应用》,旨在攻克航空发动机和重型燃气轮机空心叶片表面涂层制备技术。

吴勇介绍,空心叶片是航空发动机和重型燃气轮机的关键零部件,通常在1000℃以上的高温下工作,而且温度越高,发动机的效能也越高。叶片涂层技术是叶片的核心制造技术之一,表面涂层能够大幅度提高空心叶片的耐高温腐蚀性能,延长其维修周期,同时提高叶片的高温耐受温度,从而增强发动机的效能。

据介绍,欧美进口航空发动机空心叶片的维修周期一般可达2000小时以上。受制于涂层技术,国产航空发动机空心叶片的维修周期仅为700小时。

“十年来,武汉材保所先后研发制造出第一代和第二代叶片涂层设备,运用相关技术制造出的多元复合铝化物涂层,可将叶片的耐高温腐蚀性能提高2倍以上。”吴勇解释说,反应气体要在1050℃—1100℃温度下反应产生原子级的铝,而铝化物涂层的厚度仅为几微米至十几微米,控制精度要求非常高。另外,气体反应在高温含氯气氛下进行,涂层制备设备本身也需要具有很高的耐高温腐蚀性能。

近3年以来,吴勇团队累计经过4000余次工艺和性能试验,积累了3万条实验数据,建立了数据库和高温化学气相沉积反应模型,开发出气相沉积涂层智能控制系统,研制成功能够耐受1100℃温度下氯离子腐蚀的新型材料,突破了装备的关键部件制造技术,为国产发动机、燃气轮机叶片涂上性能更强的保护涂层,既能延长其寿命,又能提高发动机的效能。

作为国家重点研发计划项目的首席科学家,吴勇带领着数十人的青年博士和科研人员团队合力攻关,包括“中国青年科技奖”获得者陈蓉教授、“武汉英才”获得者孙清云博士等在内的武汉青年创新精英人才,他深感责任重大。

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