中国研制出新钛铝单晶材料 飞机或有更强“中国心”

6月21日从南京理工大学获悉，该校陈光教授团队研制出的高温PST钛铝单晶新材料，在新型航空航天材料钛铝合金方面，取得重大跨越性突破。

航空发动机被誉为飞机的心脏，而叶片则是航空发动机中最关键的核心部件。

一般情况下，运用于国内飞机发动机叶片的主要材料是镍基高温合金，而钛铝合金是目前公认的替代高温合金的最佳新型轻质结构材料。

美国通用公司曾采用Ti-48Al-2Cr-2Nb合金(以下简称“4822合金”)替代原来的镍基高温合金，制造了发动机最后两级低压涡轮叶片，使单台发动机减重约200磅，并在节油、减少氮化物排放量以及减噪方面效果突出。据悉，“4822合金”被用于波音787飞机，2009年正式投入商业运营，成为当时航空与材料领域轰动性的进展。

然而，此次陈光团队研制的高温PST钛铝单晶，在核心性能和持久寿命上均优于“4822合金”。

陈光在发布会上介绍，他们制备的高温PST钛铝单晶室温拉伸塑性和屈服强度分别高达6.9%和708兆帕，抗拉强度高达978兆帕，实现了高强高塑的优异结合。

“更为重要的是，该合金在900℃时的拉伸屈服强度为637兆帕，并具有优异的抗蠕变性能，其最小蠕变速率和持久寿命均优于‘4822合金’1到2个数量级，并有望将目前钛铝合金的使用温度从650~750℃提高到900℃以上。”陈光详解道。

这一研究成果，获得中国科学院院士、钛合金和钛-铝系金属间化合物专家、中国钛合金研究与应用创始人之一曹春晓的认可，曹春晓表示，该团队研制的新材料具有原创性、突破性、引领性和基础性。

曹春晓院士指出，通常，镍基单晶高温合金的承温能力每提高25-30℃，即为一代新合金。而陈光团队发明的钛铝单晶合金，一下将承温能力提高了150-250℃以上，是重大突破，属引领性成果。

“这项关键材料技术对我国的航空航天事业的发展具有重大价值，有助于中国飞机拥有一颗更强的‘中国心’。”曹春晓感慨道。

另外，长期从事高温结构材料研究的中国科学院金属研究所研究员袁超认为，此研究成果也是金属间化合物研究的重大突破。“该钛铝单晶合金不仅强度高，室温塑性更是超过6.9%，4822合金室温塑性还不到2%。”

据了解，6月20日，陈光教授团队研究的相关成果已经在线发表在《自然材料》期刊上。