一个叶片价值一部高级轿车 南理工教授发明钛铝单晶技术

  “一个单晶、空心的镍基高温合金叶片，巴掌大小，但是它的价值是多少呢？相当于是一辆高级轿车。”南京理工大学材料科学与工程学院教授陈光说。航空发动机是飞机的“心脏”，叶片则是“心脏”中最关键的核心部件。近日，凭借TiAl单晶技术的发明，陈光被江苏省政府授予“江苏省专利发明人奖”。

  航空发动机叶片  

  被誉为皇冠上的明珠  

  航空发动机被誉为现代工业的皇冠，而叶片又被誉为皇冠上的明珠。

  更轻、更耐高温，是研发航空材料的科学家们的极致追求。在更轻方面，美国GE公司采用Ti-48Al-2Cr-2Nb（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，与之前同级别不用钛铝合金叶片的相比，节油20%。

  4822也不完美。陈光教授解释说，它有两大不足。一是室温拉伸塑性低（<2%），必须开发相应的半脆性材料加工、制造以及发动机装配工艺路径和设计框架，增加了设计与制造成本，且不敢用于前部的压气机。如果能将TiAl 合金室温拉伸塑性提高到3%以上，就可将其由只在最末两级低压涡轮叶片应用，扩大至前部的压气机叶片，同时可采用常规的设计安装方法，降低设计制造以及维护成本。二是高温强度不足，强度从约650℃开始下降，700℃/3000h 组织开始分解，限制了其不能在更高的温度范围替代镍基高温合金。  

  陈光教授团队发明的TiAl单晶技术，攻克了TiAl 合金室温脆性大和服役温度低两大难题，实现了强度、塑性和蠕变抗力的优异结合与跨越性提升，室温拉伸塑性由＜2%提高到6.9%，强度开始下降温度由约650℃提高到950℃以上，900℃最小蠕变速率和持久寿命优于美国4822 合金1~2 个数量级，具有重大意义。  

  以身相许“从一而终”  

  把专业变成事业勇登攀  

  扬子晚报记者在采访中得知，1977 年恢复高考时，15岁的陈光作为优秀在校高中生提前参加了高考。第一志愿高校工作人员专程到他就读的中学外调，但因政审材料迟迟没有收到，耽误了录取。春节后，陈光突然收到录取通知书，一看是第五志愿学校的“铸造工艺及设备”专业，没填报过。  

  “一直干的竟然是既没人愿意学、更没人愿意干的专业！你就没想换个喜欢的时髦专业？”“从来没有！”陈光说。他们那一代人干一行爱一行，以身相许，从一而终。陈光把专业变成了兴趣和事业，以凝固与相变为核心，在金属材料技术领域取得了丰硕成果。作为第一完成人荣获国家技术发明二等奖1 项、教育部技术发明一等奖1项、江苏省科技一等奖2项、中国产学研合作创新成果奖1项……被评为江苏省先进科技工作者、有突出贡献中青年专家、留学回国先进个人等，荣获首届全国创新争先奖和第九届“发明创业奖·人物奖”。扬子晚报/扬眼记者 徐兢 实习生 曹春瑞