军事：北航校长称要让中国飞机发动机叶片穿上自己做的衣服(4)

　　我们要攻克这“两片”怎么把它做出来。为什么“两片”这么难？从这张图可以看到，它是发动机压力最高、温度最高的两个地方。要想攻克这件事，三项技术一个都不能少，冷却、合金的温度和涂层。解剖航空发动机的材料，它用了哪些材料呢？绝大部分大家看到，蓝色的是钛合金，红色的是镍基合金，然后黄色的是主轴，轴承用的是钢，然后用了少量的铝和复合材料，90%以上都是用的金属材料。

　　金属材料有一个特点，它在温度高的情况下强度大幅度降低，要是打铁锻造烧红了就可以打出一个扁铲。在高温下钢铁材料变得很软，这是一种锻造成型，因为高温下它的强度是会降低的。咱们说这个比强度，Specific Strength。比强度应该说钛合金是在室温下最高的，镍基合金其次，钢和铝合金差不多。但是钛合金随着温度的增加，很快它的强度就衰减了。镍基合金比强度虽然不高，但是它撑得温度比较高，撑得时间也比较长，这个红色线就是镍基高温合金。这就是为什么我们现在做的涡轮叶片合金都是镍基高温合金，而不能用钛合金。

　　科学家们想办法。第一，大家知道，叶片最开始做是用铸造的方法做成是等轴晶。多晶粒放大了以后，它由很多的晶粒组成。在高温下由于它的晶界原子排列是混乱的，从熵的角度来说它就是不稳定的，温度一高，晶界开始软化，这时候有一个巨大的离心力，晶界就碎了。

　　第二，科学家做出定向实验，所有的晶粒往一个方向，它虽然有晶界，但是它晶界都是竖着的，有离心力的时候不要紧。但是横向不行，只要有横向力它从晶界就断开了。

　　第三，做成单晶体。想了很多办法，现在做的都是单晶。这还不够，温度还在提高。发动机设计师说不行，温度还得提高增加推力。怎么办？空心的。就是师昌绪先生做的当时是九小孔，现在孔可多了，90、900的孔很多，单通道不行就做多通道，为了让它到处都能冷却，还不行的话加热障涂层。

　　做出来热障涂层非常不容易。陶瓷里有一个概念叫相变增韧，有一点小的相变可以增韧，不会产生很大的裂纹，当时我们解决了材料的问题，YSZ。结构上，我们发明了一种新结构，这是从陶瓷到机体中间有一个过渡层，我们叫粘结层。这个总是掉，粘不住。怎么回事呢？我们感觉合金的成分前与后差距太大，所以我们把粘结层做成梯度的，我们叫GBTBC，梯度的粘结层，这是结构上有一个新的发明。

　　还有一点也是挺有意思的，这个涂层有受面，做不好啊。最惨的就是从那个炉子里拿出来，陶瓷片都崩掉了，或者在炉子里热循环，看烧多少个小时能掉，几个小时全掉了，很悲惨。我们做长时间的热循环，就是放炉子里一个小时后拿出来一次冷却，再放进去，我们最多做了多少呢？一万次！或者叫一万个小时的热循环，一个小时一次。一万个小时大家知道是多长时间吗？一年多，不休息，炉子不能休息，人得看着三班倒。一天24小时乘以365，是8000多小时。所以我们做一次实验要做一万小时一年多的时间。冬天还挺好，夏天的时候咱北京也够热的。我们的小实验室就在四号楼的后面，一个小平房，在那里搭了一个炉子。夏天真是热，但是我们也高兴，只要叶片涂层不掉，我们觉得很自豪，把整个的材料、结构、工艺、表征、测试、寿命预测做完以后，能达到一万小时，我们特别开心。