在航空發動機中，渦輪葉片由於處於溫度最高、應力最複雜、環境最惡劣的部位而被列為第一關鍵件，並被譽為“王冠上的明珠”，渦輪葉片的效能水平，特別是承溫能力，成為一種型號發動機先程序度的重要標誌，在一定意義上，也是一個國家航空工業水平的顯著標志。

航空發動機不斷追求高推重比，使得變形高溫合金和鑄造高溫合金難以滿足其越來越高的溫度及效能要求，因而國外自7O年代以來紛紛開始研製新型高溫合金，先後研製了定向凝固高溫合金、單晶高溫合金等具有優異高溫效能的新材料；單晶高溫合金已經發展到了第3代，如圖2為鉻基高溫合金葉片。8O年代，又開始研製了陶瓷葉片材料，在葉片上開始採用防腐、隔熱塗層等技術，

1.發動機葉片的影響因素 發動機的特殊結構組成及工作原理對葉片的效能提出了很高的要求，同時發動機內溫度、氣流和壓力影響著葉片使用情況。航空發動機主要分民用和軍用兩種。

2.變形高溫合金葉片

2.1葉片材料

變形高溫合金發展有50多年的歷史，國內飛機發動機葉片常用變形高溫合金如表1所示。高溫合金中隨著鋁、鈦和鎢、鉬含量增加，材料效能持續提高，但熱加工效能下降；加入昂貴的合金元素鈷之後，可以改善材料的綜合性能和提高高溫組織的穩定性。

2.2製造技術

變形高溫合金葉片的生產是將熱軋棒經過模鍛或輥壓成形的。模鍛葉片主要工藝如下： 1)鐓鍛榫頭部位；

2)換模具，模鍛葉身，通常分粗鍛、精鍛兩道工序。模鍛時，一般要在模腔內壁噴塗硫化鉬，減少模具與材料接觸面阻力，以利於金屬變形流動；

3)精鍛件，機加工成成品；

4)成品零件消應力退火處理；

5)表面拋光處理。分電解拋光、機械拋光兩種。

常見問題：

1)鋼錠頭部切頭餘量不足，中心亮條缺陷貫穿整個葉片；

2)GH4049合金模鍛易出現鍛造裂紋；

3)葉片電解拋光中，發生電解損傷，形成晶界腐蝕；

4)GH4220合金生產的葉片，在試車中容易發生“掉晶”現象；這是在熱應力反覆作用下，導致晶粒鬆動，直至剝落。

葉片是航空發動機關鍵零件它的製造量佔整機制造量的三分之一左右。航空發動機葉片屬於薄壁易變形零件。如何控制其變形並高效、高質量地加工是目前葉片製造行業研究的重要課題之一。隨著數控機床的出現，葉片製造工藝發生重大變化，採用精密數控加工技術加工的葉片精度高，製造週期短，國內一般6～12個月（半精加工）；國外一般3~6個月（無餘量加工）。

3.鑄造高溫合金葉片

3.1葉片材料

半個多世紀來，鑄造渦輪葉片的承溫能力從1940s年代的750℃左右提高到1990s年代的1700℃左右，應該說，這一巨大成就是葉片合金、鑄造工藝、葉片設計和加工以及表面塗層各方面共同發展所作出的共同貢獻。

2005年，國內在一些新材料(如定向凝固高溫合金、單晶高溫合金、金屬間化合物基高溫合金等)的研製和應用上，也逐步跟上了世界先進水平的步伐。但是與之相關的材料效能資料較為缺乏，給材料應用、航空發動機選材與設計帶來極大的困難。

3.2製造技術

研製新型航空發動機是鑄造高溫合金發展的強大動力，而熔鑄工藝的不斷進步則是鑄造高溫臺金發展的堅強後盾，回顧過去的半個世紀，對於高溫合金發展起著重要作用的熔鑄工藝的革新有許多，而其中三個事件最為重要：真空熔鍊技術的發明、熔模鑄造工藝的發展和定向凝固技術的崛起。

真空熔鍊技術。真空熔鍊可顯著降低高溫合盒中有害於力學效能的雜質和氣體含量，而且可以精確控制合金成分．使合金效能穩定。

熔模鑄造工藝。國內外熔模鑄造技術的發展使鑄造葉片不斷進步，從最初的實心葉片到空心葉片，從有加工餘量葉片到無餘量葉片，再到定向(單晶)空心無餘量葉片，葉片的外形和內腔也越來越複雜；空心氣冷葉片的出現既減輕了葉片重量，又提高了葉片的承溫能力。

定向凝固技術。該技術的發展使鑄造高溫合金承溫能力大幅度提高從承溫能力最高的等軸晶合金到最高的第三代單晶合金，其承溫能力約提高l50℃ 。

在採用整體精密渦輪取代鍛件組合工藝中，由於渦輪鑄件幾何形狀複雜，斷面尺寸大，採用普通鑄造工藝的鑄件，宏觀晶粒粗大且不均勻，由此帶來組織及效能的不一致性。此外鑄造合金固有的較低屈服強度和疲勞效能，往往不能滿足葉片設計要求。近年來，出現了“細晶鑄造工藝”等技術，即利用鑄型及澆鑄溫度控制、凝固過程中機械電磁叫板、旋轉鑄造以及加入形核劑等方法，實現晶粒細化的。

美國Howmet公司等用於細晶鑄造製造葉片等轉動件，常用合金為：In792、Mar-M247和In713C合金；導向葉片等靜止件則多用IN718C、PWA1472、Rene220、及R55合金。1990s年代之後，為滿足新型發動機之需要，計算機數值模擬在合金成分設計和鑄造工藝過程中的應用日趨增多。

4.超塑性成形鈦合金葉片

4.1葉片材料

目前，Ti6Al4V和Ti6Al2Sn4Zr2Mo及其他鈦合金，是超塑性成形葉片等最為常用的鈦合金。

對於CO2排放及全球石油資源枯竭的擔心，促使人們提高飛機效率、降低飛機重量。儘管複合材料的應用有增長趨勢，卻有製造費用高、不能回收、高溫效能較差等不足。鈦合金仍將是飛機發動機葉片等超塑性成形部件的主要材料。

中國耐熱鈦合金開發和應用方面也落後於其他發達國家，英國的600℃高溫鈦合金IMI834已正式應用於多種航空發動機，美國的Ti-1100也開始用於T55-712 改型發動機，而中國用於製造壓氣機盤、葉片的高溫鈦合金尚正在研製當中。其它像纖維增強鈦基複合材料、抗燃燒鈦合金、Ti-Al金屬間化合物等雖都立項開展研究，但離實際應用還有一個過程。

4.2製造技術

早在1970s，鈦合金超塑性成形技術就在美國軍用飛機和歐洲協和飛機中得到了應用。在隨後的十年中，又開發了軍用飛機骨架和發動機用新型超塑性鈦合金和鋁合金。在軍用飛機及先進的民用渦扇發動機葉片等，均用超塑性成形技術製造，並採用擴散連線組裝。

5.新型材料葉片

5.1 碳纖維/鈦合金複合材料葉片

美國通用公司生產的GE90-115B發動機，葉身是碳纖維聚合物材料，葉片邊緣是鈦合金材料，共有渦扇葉片22片，單重30~50磅，總重2000磅。能夠提供最好的推重比，是目前最大的飛機噴氣發動機葉片，用於波音777飛機，2010年9月在美國紐約現代藝術館展出。

5.2金屬間化合物葉片

儘管高溫合金用於飛機發動機葉片已經50多年了，這些材料有優異的機械效能，材料研究人員，仍然在改進其效能，使設計工程師能夠發展研製可在更高溫度下工作的、效率更高的噴氣發動機。不過，一種新型的金屬間化合物材料正在浮現，它有可能徹底替代高溫合金。

這是因為高溫合金在高溫工作下時會生成一種γ相，研究表明，這種相是使材料具有高溫強度、抗蠕變效能和耐高溫氧化的主要原因。因此，人們開始了金屬間化合物材料的研究。金屬間化合物，密度只有高溫合金一半，至少可以用於低壓分段，用於取代高溫合金，

英國羅爾斯-羅伊斯公司，在1999年，申請了一項γ相鈦鋁金屬間化合物專利，該材料是由伯明翰大學承擔研製的。這種材料可以滿足未來軍用和民用發動機效能目標的要求，可以用於製造從壓縮機至燃燒室的部件，包括葉片。這種合金的牌號，由羅爾斯-羅伊斯公司定為: Ti-45-2-2-XD。

2010年，美國通用公司、精密鑄件公司等申請了一項由NASA支援的航空工業技術專案（AITP），透過驗證和評定鈦鋁金屬間化合物（TiAl，Ti-47Al-2Nb-2Cr，原子分數）以及現在用於低壓渦輪葉片的高溫合金，使其投入工業生產中，如圖24所示為鋁化鈦金屬間化合物葉片（伽馬鈦合金）。與鎳基高溫合金相比，TiAl金屬間化合物的耐衝擊性能較差；將透過疲勞試驗等，將技術風險降至最低。

主要有兩個原因：

第一，發動機葉片的數量、面積大小和形狀等是根據發動機使用工況、輸出功率等引數經過複雜的流體力學模型計算以及風洞試驗資料得出來的。比如光一個葉片的形狀引數就多大十幾個：進氣攻角、進氣構造角、進氣氣流角、排氣構造角、排氣氣流角、軸向寬度、弦長、最大厚度、前後緣半徑、葉片彎角、葉片稠度……這麼多引數的最終確定，為的目的就是使得飛機發動機能夠以最佳的燃油經濟性和製造成本滿足設計使用條件，或者換句話說就是飛機發動機是眾多引數達到的一個最優解。

在目前主流的渦扇和渦噴發動機中，葉片的最主要作用就是改變氣流方向以及對空氣增壓，要知道僅僅是增加葉片數量這一項引數，就會令上述這麼多引數同時發生變化，最終的結果就是發動機無法達到設計要求。

第二、飛機發動機葉片是不規則形狀，而且呈扭曲形。在葉片的葉尖部分，由於半徑大，圓周速度大，就造成很大的正攻角，結果使得葉型葉背產生嚴重的氣流分離；在葉根，由於半徑小，圓周速度小，造成很大的負攻角，結果使得葉型的葉盆產生嚴重的氣流分離。因此，對於直葉片來說，除了最近中徑處的一部分還能工作之外，其餘部分都會產生嚴重的氣流分離，也就是說，用直葉片工作的壓氣機或渦輪，其效率是極其低劣的，甚至會達到根本無法運轉的地步，這也就是為什麼葉片一定要扭的原因。而且葉片內部還是空心的，用於氣流透過給葉片降溫，形狀的複雜決定了葉片的加工難度大。葉片加工工藝，包含裝夾、數控切削、顫振抑制、線上檢測、輔助等多道工藝，是整個發動機中最難最核心的部分。

而且，飛機發動機葉片在工作時一直處於高溫高壓的極端惡劣條件下，外加上高速旋轉時受到的強大的離心作用，因此葉片對材料以及鑄造工藝都有著十分苛刻的要求。目前較為先進的航空發動機葉片採用了採用碳纖維複合材料以及熔模無餘量精密鑄造工藝，雖然大大地提高葉片的使用壽命以及加工精度，但由於葉片是發動機製造的關鍵工序，如果一味地增加葉片數量，將會使的投入製造葉片的人力和物力成倍增加，從而使得整個發動機製造成本上升，影響了發動機的經濟性。

綜上所述，無論從發動機的設計效能還是經濟性，單純地增加葉片數量是不可取的。

幾年前，當我在網上看到航空發動機材料難突破，我在qq評論建議用鎳基合金不是憑空臆想，20多年前在工作中發現，很難用氫氧氣割鎳板材，所以建議用鎳金合金。至於說葉片多少，要結合多方面設計。葉片種類繁多，功能需要不同，受力不同，承受溫度壓力不同，形狀結構都不同，都是根據發動機需要合理來設計

不是越少越好，也不是越多越好，夠用就好。夠用就是能發揮這個發動機的最大效率，最省油。同樣夠用的情況下，葉片越少發動機越輕，維護成本就越低，可能遭外來物擊傷的機率也低點。不過很重要的一點，製造商可以以比宣傳作為賣點。就像有的造車商曾經純鋁車身，就以宣傳車身輕，後來用了一部分鋼，就宣傳車身剛度增加了多少。無非就是製造商想讓客戶心安理得去多掏錢。新航空發動機葉片越來越少看上去高大上，不過對於客戶來說，沒經過驗證的新技術真的可靠嗎，不知道。反正大家用了幾十年的那個可靠的發動機以後要停產了，就是不停產也不會裝在新生產的飛機上了。老平臺對於客戶是最好的，最熟悉的，航材保障，技術人員都成熟。但是生產商覺得獲利少了，同時要在對手面前保持領先，所以不遺餘力的發展黑科技，反正有客戶買單，何樂不為。後來客戶也跟著瞎起鬨，宣傳我買的飛機是新型的，多麼舒適，多麼省油，最後票價小貴一點，或者折扣少點。總之，還是消費者買單。

越不懂，描述起來就越複雜。也許老師是有意地故弄玄虛，好在人家面前更顯得自己高大！ 我來試試:航空發動機的設計宗旨是重量越輕越好與馬力越大越好，這兩者之間的平衡點就是材料的承受效能了。具體來說:重量要輕，馬力要大，各個部件就應該越少越好，比如您所問的發動機葉片，但是這樣一來，就需要發動機工作轉速更高，葉片運動直徑更大。這樣一來，發動機的壓縮機葉片要保證變形可容忍、離心力可承受、抗震效能更強。而，渦輪葉片除了需要像壓縮機葉片一樣滿足更高的上述效能外，還要能夠耐受更高的工作溫度。設計專家在一開始就要根據發動機的用途設定設計目標，為了達成這個目標，比如推力目標，在材料效能允許範圍內設計發動機葉片數量，其手裡掌握的材料效能越好，發動機葉片數量就可以設計得越少，發動機越輕，推重比就越大。 我只是中國的一個普通的小民科，希望這個回答能夠領您滿意。