我國突破航空發(fā)動機(jī)葉片超精細(xì)“冷加工”技術(shù)

　　近日，中國科學(xué)院召開的新聞發(fā)布會。會上宣布，中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所開發(fā)出國內(nèi)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(xiàn)了航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片氣膜孔的“冷加工”突破，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

　　這無疑是一項重大的突破!在航空領(lǐng)域，航空發(fā)動機(jī)一直被譽(yù)為“現(xiàn)代工業(yè)皇冠上的明珠”，其制造水平代表著一個國家的科技、工業(yè)和國防實(shí)力。而發(fā)動機(jī)葉片則是航空發(fā)動機(jī)第一關(guān)鍵零件，處于航空發(fā)動機(jī)中溫度最高、應(yīng)力最復(fù)雜、環(huán)境最惡劣的部位，它的鑄造工藝直接決定了航空發(fā)動機(jī)的性能。

　　之前，由于我國飛機(jī)發(fā)動機(jī)制造技術(shù)上與西方發(fā)達(dá)國家存在的較大差距，發(fā)動機(jī)的渦輪葉片難以承受更高的溫度，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)的推力嚴(yán)重不足。如今?！袄浼庸ぁ背旒す鈽O端制造技術(shù)的出現(xiàn)極大地補(bǔ)齊了短板，加強(qiáng)了航天發(fā)動機(jī)的性能、壽命及可靠性。

　　據(jù)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)動機(jī)在超高溫(1700℃)及超高壓等條件下冷卻的問題，并且超快激光微加工技術(shù)還突破了傳統(tǒng)制造方式加工葉片氣膜孔存在重鑄層、微裂紋、再結(jié)晶等缺陷。

　　說得簡單一點(diǎn)，這種技術(shù)類似于近視患者做過的激光手術(shù)，這樣可以聚焦到比頭發(fā)還細(xì)的空間區(qū)域，這樣在加工時切面整齊、無熱擴(kuò)散、無微裂紋，也不會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(xì)、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，在未來的生活中我們也將見到這項技術(shù)的應(yīng)用，例如汽車發(fā)動機(jī)等。據(jù)專家介紹，該技術(shù)部分核心指標(biāo)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(gòu)件的超精細(xì)、“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(yùn)轉(zhuǎn)的激光，持續(xù)時間非常短，屬于飛秒量級，1飛秒就是1/1000萬億秒，光一秒可以繞地球七圈半，而1飛秒只能走過頭發(fā)絲1/200的長度，這是飛秒激光的第一個特點(diǎn)。飛秒激光的第二個特點(diǎn)是具有非常高的瞬時功率，可達(dá)到百萬億瓦，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(qū)域。因而，這樣加工時切面整齊、無熱擴(kuò)散、無微裂紋及冶金缺陷，加工過程中不會對所涉及的空間范圍的周圍材料造成影響，從而做到了加工的超精細(xì)。

　　飛秒激光的優(yōu)點(diǎn)就是熱量不傳導(dǎo)，不損傷材料，能量來不及釋放該脈沖已經(jīng)結(jié)束，避免了能量的轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)化熱量的存在和熱擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的激光“冷”加工。所以叫做“冷加工”。通過各種光學(xué)鏡讓一束激光在“運(yùn)動”中完成精準(zhǔn)的打孔。相比于電火花、長脈沖等加工方式，飛秒激光加工不改變材料結(jié)構(gòu)、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(xì)低損傷的最佳選擇。