航空發動機渦輪葉片精密成形技術及其發展趨勢*

蔣睿嵩，汪文虎，王增強，張定華，卜 昆

（西北工業大學現代設計與集成制造技術教育部重點實驗室，西安 710072）

蔣睿嵩

博士，美國南加州大學訪問學者，主要從事航空發動機渦輪葉片精密成形技術、復合材料切削加工技術等方面的研究工作。近年來，承擔并參與了自然基金、國家重大專項等項目多項，在相關領域發表學術論文30余篇。

高性能航空燃氣渦輪發動機（以下簡稱“航空發動機”）是飛機的“心臟”，是制約我國航空業發展的“瓶頸”之一[1]。隨著飛機設計指標的不斷提升，相應地要求航空發動機朝著大推力、高推重比、低油耗等方向發展，而提高渦輪前進口溫度是提高推重比最主要的途徑之一。預計在推重比15一級的航空發動機中，渦輪前溫度將達到1830～1930℃；為此，必須增加渦輪葉片尤其是高壓渦輪葉片（如圖1所示）的耐高溫能力。目前，渦輪葉片普遍采用復合氣膜冷卻單晶空心渦輪葉片技術提高其承溫能力。

受材料及結構限制，空心渦輪葉片通常采用熔模精密鑄造工藝成形，其成形精度偏低、廢品率極高，一直是困擾我國高性能航空發動機研制的難題[2]。從國內學術界的探索研究和工業界的實施應用情況來看，單晶空心渦輪葉片的合格率極低，僅為10%左右。通過對空心渦輪葉片進行檢測和統計分析表明，葉片不合格的因素主要包括尺寸（型面和壁厚）超差（約占50%）、再結晶（約占25%）和鑄造缺陷（約占15%）等。為此，針對單晶渦輪葉片高品質精密成形問題，研究渦輪葉片精鑄 “控形”及“控性”技術，從葉片尺寸精度及材料組織性能兩方面提高空心渦輪葉片成形品質和合格率，對加快新型航空發動機研制、降低成本、提升我國航空發動機制造水平都具有重要意義?！?br>