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大連理工大學青年學生團隊突破航空發(fā)動機熱處理難題
2025年07月11日 13:32:01
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：2124
近日，大連理工大學機械工程學院青年學生團隊瞄準航空發(fā)動機熱力處理難題，經(jīng)過3年技術攻關，研發(fā)出多介質(zhì)高速射流分區(qū)可控的快速冷卻技術，為航空發(fā)動機中性能要求最高、制造難度最大的單體零件——高溫合金渦輪盤的制造提供了關鍵解決方案。
高溫合金渦輪盤是航空發(fā)動機中單體質(zhì)量最大、性能要求最高的熱端零件之一，直接決定發(fā)動機的推重比和壽命。目前我國主要使用的是“被動受冷”式的油淬工藝，即將加熱完成后的渦輪盤直接浸入油槽，這無法對渦輪盤的不同區(qū)域進行梯度冷卻和組織調(diào)控。同時，油淬的過程中還會產(chǎn)生明火和大量油煙，作業(yè)環(huán)境極為惡劣。
近日，大連理工大學機械工程學院青年學生團隊瞄準航空發(fā)動機熱力處理難題，經(jīng)過3年技術攻關，研發(fā)出多介質(zhì)高速射流分區(qū)可控的快速冷卻技術，為航空發(fā)動機中性能要求最高、制造難度最大的單體零件——高溫合金渦輪盤的制造提供了關鍵解決方案。
針對瓶頸問題，大連理工大學一支由青年學生組成的“因材施熱”團隊，數(shù)十次往返大連理工大學高性能精密制造全國重點實驗室和北京先進高溫結構材料國防科技重點實驗室，經(jīng)過數(shù)百次的試驗攻關，創(chuàng)新提出“高速多介質(zhì)射流+分區(qū)控冷”的新思路并形成三大技術：
1.將微量冷卻水注入空氣射流，形成高速、均勻的微細噴霧，巧妙結合液體冷卻能力強和氣體射流沖擊力大的雙重優(yōu)勢，提升冷卻效率，確保盤件芯部冷得透；
2.建立高速噴霧射流的計算機仿真模型，優(yōu)化噴嘴布局和射流參數(shù)，實現(xiàn)對不同區(qū)域的精準控溫，確保分區(qū)冷速控得住；
3.開發(fā)熱流固耦合仿真系統(tǒng)，動態(tài)預測冷卻過程中的溫度變化和內(nèi)部組織演變，確保梯度組織控得準。
最終實驗數(shù)據(jù)顯示，在1200℃極高溫冷卻過程中，盤形件最高冷卻速率可達每分鐘673℃，與國際現(xiàn)有技術相比，冷卻速率提高3.75倍，冷速控制范圍提高5倍多，晶粒尺寸范圍提高4倍多，冷速與組織控制精度達到國際領先水平。
團隊的研發(fā)成果在小型渦輪盤的冷卻實驗中，冷卻速度達到了新一代航發(fā)渦輪盤的需求，接下來研究團隊將繼續(xù)完善原理探究，同時爭取通過與企業(yè)、研究所的合作，實現(xiàn)研究成果的應用和轉(zhuǎn)化。
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