我國突破航空發(fā)動(dòng)機葉片超精細“冷加工”技術(shù)

　　近日，中國科學(xué)院召開(kāi)的新聞發(fā)布會(huì )。會(huì )上宣布，中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所開(kāi)發(fā)出國內最高單脈沖能量的26瓦工業(yè)級飛秒光纖激光器，研制出系列化超快激光極端制造裝備，實(shí)現了航空發(fā)動(dòng)機渦輪葉片氣膜孔的“冷加工”突破，填補了國內空白，達到了國際先進(jìn)水平。

　　這無(wú)疑是一項重大的突破!在航空領(lǐng)域，航空發(fā)動(dòng)機一直被譽(yù)為“現代工業(yè)皇冠上的明珠”，其制造水平代表著(zhù)一個(gè)國家的科技、工業(yè)和國防實(shí)力。而發(fā)動(dòng)機葉片則是航空發(fā)動(dòng)機第一關(guān)鍵零件，處于航空發(fā)動(dòng)機中溫度最高、應力最復雜、環(huán)境最?lèi)毫拥牟课?，它的鑄造工藝直接決定了航空發(fā)動(dòng)機的性能。

　　之前，由于我國飛機發(fā)動(dòng)機制造技術(shù)上與西方發(fā)達國家存在的較大差距，發(fā)動(dòng)機的渦輪葉片難以承受更高的溫度，導致發(fā)動(dòng)機的推力嚴重不足。如今?！袄浼庸ぁ背旒す鈽O端制造技術(shù)的出現極大地補齊了短板，加強了航天發(fā)動(dòng)機的性能、壽命及可靠性。

　　據該研究所科研人員介紹，使用超快激光微加工技術(shù)在葉片表面打孔，形成的氣膜冷卻孔可以有效解決航空發(fā)動(dòng)機在超高溫(1700℃)及超高壓等條件下冷卻的問(wèn)題，并且超快激光微加工技術(shù)還突破了傳統制造方式加工葉片氣膜孔存在重鑄層、微裂紋、再結晶等缺陷。

　　說(shuō)得簡(jiǎn)單一點(diǎn)，這種技術(shù)類(lèi)似于近視患者做過(guò)的激光手術(shù)，這樣可以聚焦到比頭發(fā)還細的空間區域，這樣在加工時(shí)切面整齊、無(wú)熱擴散、無(wú)微裂紋，也不會(huì )對所涉及范圍旁邊的材料造成任何影響，該技術(shù)已經(jīng)成為航空航天、電子等領(lǐng)域超精細、低損傷的最佳選擇。

　　值得一提的是，這項技術(shù)突破不單單只能用于高端的航空航天領(lǐng)域，在未來(lái)的生活中我們也將見(jiàn)到這項技術(shù)的應用，例如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機等。據專(zhuān)家介紹，該技術(shù)部分核心指標已經(jīng)與國際先進(jìn)水平持平，可以為諸多難加工材料與構件的超精細、“冷加工”提供全方位解決方案。

　　延伸閱讀

　　什么是飛秒激光技術(shù)?

　　飛秒激光是一種以脈沖形式運轉的激光，持續時(shí)間非常短，屬于飛秒量級，1飛秒就是1/1000萬(wàn)億秒，光一秒可以繞地球七圈半，而1飛秒只能走過(guò)頭發(fā)絲1/200的長(cháng)度，這是飛秒激光的第一個(gè)特點(diǎn)。飛秒激光的第二個(gè)特點(diǎn)是具有非常高的瞬時(shí)功率，可達到百萬(wàn)億瓦，比目前全世界發(fā)電總功率還要多出百倍。飛秒激光的第三個(gè)特點(diǎn)是，它能聚焦到比頭發(fā)的直徑還要小許多的空間區域。因而，這樣加工時(shí)切面整齊、無(wú)熱擴散、無(wú)微裂紋及冶金缺陷，加工過(guò)程中不會(huì )對所涉及的空間范圍的周?chē)牧显斐捎绊?，從而做到了加工的超精細?/p>

　　飛秒激光的優(yōu)點(diǎn)就是熱量不傳導，不損傷材料，能量來(lái)不及釋放該脈沖已經(jīng)結束，避免了能量的轉移，轉化熱量的存在和熱擴散，實(shí)現了真正意義上的激光“冷”加工。所以叫做“冷加工”。通過(guò)各種光學(xué)鏡讓一束激光在“運動(dòng)”中完成精準的打孔。相比于電火花、長(cháng)脈沖等加工方式，飛秒激光加工不改變材料結構、不產(chǎn)生相變、表面完整性好，已成為航空、航天、電子等領(lǐng)域超精細低損傷的最佳選擇。