航空發動機（aero-engine）是一種高度複雜和精密的熱力機械，作為飛機的心臟，不僅是飛機飛行的動力，也是促進航空事業發展的重要推動力，人類航空史上的每一次重要變革都與航空發動機的技術進步密不可分。

在目前，全世界只有美國、俄羅斯、英國、法國四個國家真正具備研製的能力,其他國家或多或少都是仿造，目前世界上最大、實力最強的發動機公司包括普惠(美國)、通用動力(美國)、羅爾斯羅伊斯(英國)。

這些年中國一直想要自主研發造出優異的發動機，不僅適用於軍用，還能推廣於民用（民用要考慮價效比）。像中國的最新第五代戰機就是採用了渦扇15“峨眉” 渦扇發動機，這是為中國第五代戰鬥機而研製的小涵道比推力向量渦扇發動機。儘管如此，中國在總體上還是與歐美髮達國家差距很大，

航空發動機的特點是體積小,功率大,各部件的工作條件嚴酷，特別是轉動件在不同的溫度、載荷、環境介質（空氣，燃氣）下工作，大多須用比強度高、耐熱性好和抗腐蝕能力強的材料製造。航空發動機的使用期限不盡相同,軍用飛機發動機一般為100～1000小時；民用機發動機甚至要求1萬小時以上,所用材料的組織和效能須保持長時間穩定。所以航空發動機的材料非常重要。

而想要製造航空發動機，首先你要先掌握材料的製造工藝，航空發動機材料是製造航空發動機氣缸、活塞、壓氣機、燃燒室、渦輪、軸和尾噴管等主要部件所用的結構材料。尤其是發動機熱端部件渦輪盤、渦輪葉片材料和製造工藝是發動機發展的重要標誌。對材料的耐高溫效能和應力承受能力提出很高要求，

20世紀40年代，噴氣式發動機原理早已提出，但沒有合適的高溫材料用於製造渦輪，發展遲緩。

直到五六十年代，英國的White公司開發出了鎳基高溫合金。此外，真空熔鍊方法制造高溫合金純度得到提高，效能更好。航空發動機渦輪葉片採用了變形高溫合金和鑄造高溫合金。

目前，航空發動機材料已經發展出來了高溫合金、金屬間化合物、超高強度鋼、陶瓷基複合材料、碳/碳複合材料、金屬基複合材料等幾大類。

而航空材料目前的發展趨勢是研製新的三、四代單晶合金，美國NASA開發的第四代單晶合金工作溫度比第三代高出27～42℃，俄羅斯正在開發的ⅨC-55也屬於第4代單晶，在1100℃、100h的持久強度高達180～190MPa。

美國NASA還打算將工作溫度比第四代單晶再提高56℃，這已十分接近合金的熔點了。此外，鎳鋁型合金也是發展方向之一。

航空發動機其核心部件葉片的承溫能力可以說直接決定著發動機的效能，而航空發動機新材料的變革對於飛機發動機的減重、降噪、節油、效能等都具有顯著的作用，這也是為什麼各國國家都積極探索新材料的原因。

舉個例子，此前，以鈦鋁合金為代表的金屬間化合物研究已持續了三十年，但是進展緩慢。其最大的兩個缺點，一是室溫拉伸塑性低，造成加工困難；二是高溫強度不足，使用溫度範圍有限。

美國率先在鈦鋁合金上取得了突破。通過研發Ti-48Al-2Cr-2Nb（以下簡稱4822）合金替代鎳基高溫合金，製造出最後兩級低壓渦輪葉片。4822合金運用在了波音787飛機上。這種新型飛機可節油20%，氮化物(NOx)排放量減少80%，噪音顯著降低，成為當時航空與材料領域轟動性的進展。

儘管中國在航空發動機製造工藝上與歐美差距很大，但是在航空材料研製上，中國這些年一直處在世界先進行列。

為縮短中國與歐美髮達國家的差距，中國已將航空發動機和燃氣輪機列為“重大科技專案”，並於2016年3月正式成立了“中國航空發動機集團有限公司”。

而在前幾年，南京理工大學研製的新型鈦鋁合金更是在航空發動機材料上取得新突破。（我感覺南京理工大學都成軍工大學了，新一代超級炸藥也是這個學校研製成功的）

南京理工大學校陳光教授團隊研製的新型鈦鋁合金承溫能力能夠達到900℃以上，比現有發動機核心部件材料的耐高溫能力提高150℃-250℃以上。陳光教授主要從事金屬材料受控凝固與相變及其應用研究，在凝固技術與新材料領域取得了一系列創新性成果：提出併發明的用粗化內生晶體相阻止剪下帶的方法，2008年被提為BMG複合材料獲得室溫拉伸塑性的兩個基本原則之一。他還提出利用介面能各向異性調控晶體取向的新理論。

目前製成中國航空發動機核心部件葉片的材料是鎳基合金，其耐高溫能力在650℃-750℃，美國也同樣開發了含鋁、鈦的彌散強化型鎳基合金，如普惠公司、GE公司和特殊金屬公司分別開發出的Inconel、Mar-M和 Udmit等合金系列。但是中國的鎳基合金溫度一旦更高，材料就會“蠕變”即慢慢發生變形。

相比鎳基合金，鈦鋁合金不僅有著自身品質小等優點，還有著強度大、塑性高等特點。陳光教授團隊在國家973計劃等資助下，其發明的非籽晶法定向凝固PST鈦鋁單晶製備新技術，攻克了鈦鋁合金室溫脆性大和服役溫度低兩大難題，從而設計製造出了鈦鋁合金家族的新成員“聚片雙晶鈦鋁單晶”（PST鈦鋁單晶），不僅使其強度、塑性大大增強，其耐高溫能力更是達到900℃以上，可以說具有原創性、突破性、引領性和基礎性。

這項高溫PST鈦鋁單晶不僅強度高，室溫塑性更是超過6.9%，4822合金室溫塑性還不到2%，屈服強度高達708兆帕，抗拉強度高達978兆帕，強度品質領先美國，實現了高強高塑的優異結合。

可以說陳光教授研發的高溫PST鈦鋁單晶，在核心效能、強度品質和持久壽命上均優於美國的“4822合金。簡而言之，其室溫拉伸塑性、屈服強度、高溫抗蠕變效能、承溫能力等關鍵效能指標處於國際領先，超過美國同類材料1—2個數量級。

該合金在900℃時的拉伸屈服強度為637兆帕，並具有優異的抗蠕變效能，其最小蠕變速率和持久壽命均優於‘4822合金’1到2個數量級，並有望將目前鈦鋁合金的使用溫度從650~750℃提高到900℃以上。——陳光

通常鎳基單晶高溫合金的承溫能力每提高25℃-30℃，即為一代新合金。而陳光教授團隊發明的這一新材料，一下將承溫能力提高了150℃-250℃以上，是重大突破，將有力地為中國飛機打造一顆澎湃的中國心提供了支援。

目前，陳光教授研發的高溫PST鈦鋁單晶已經應用於中國航空發動機的葉片製造，雖然中國航空發動機技術和歐美差距很大，但是任何事情都需要一個過程，今天我們在航空材料取得了突破，下一步我們在葉片製造上取得突破，一步一步攻克，一步一步發展，總有一天，我們會掌握世界上最為優異的航空發動機技術。