w*********g
发帖数: 30882 | 1 我国燃气轮机叶片技术突破 成本降3/4
2012-09-17 14:54
34
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关键词：
燃气轮机大飞机动力单晶叶片
耐热1100℃挑战1500℃ 上海成功研发涡轮单晶叶片，造价仅为进口的1/4
晶体的世界，可能会颠覆你对生物与非生物的认识，因为有些特殊用途的晶体是“长出
来的”。昨天，以“长出来”的单晶叶片为核心技术的上海市科委重大专项“高温合金
叶片制造技术”取得重大突破，30厘米长的F级重型燃气轮机涡轮高温叶片研制成功，
这标志着制约我国燃气轮机发展的瓶颈取得突破，国外高价垄断的高温叶片市场有望在
今后几年出现中国品牌。
引导晶体生长形成单晶
以目前的技术而言，要实现燃气轮机效率最大化，必须提高温度。现代燃气轮机的热效
率已达到42%以上，是最高效、最清洁的动力设备，然而要实现这样的热效率，燃气轮
机的最高温度需要达到1500℃，普通材料到了这个温度，必然化为一团气体，所以科学
家们希望能找到一种特别耐高温的材料
最初，科学家从自然界寻找耐高温的金属元素，镍就是其中之一，以镍为基础加上少量
铜、铁、锡等元素形成的镍基合金能承受几百摄氏度的高温，想再提高温度，“天然”
的找不到，只好“人造”了。
此次验收项目的负责人，上海大学任忠鸣教授告诉记者，如果完全按照“天性”，金属
材料的晶体与晶体界限处非常容易断裂，就好像一棵树的枝桠处总是更容易折断一样。
如果能让所有晶体都朝一个方向生长，就如同一捆整齐排列的筷子，这样牢固度会大大
增强。通过人为引导晶体生长的办法，人们得到了晶体朝一个方向生长的定向晶体。要
得到更“结实”的材料，科学家们想在微观角度下，让所有晶体单一化，这就是单晶。
单晶叶片的生长涉及到复杂的生长工艺，在定向晶体的基础上摆一个螺旋形的模具，利
用类似生物优胜劣汰的法则，让一堆晶体中长得最快的一个迅速达到螺旋的顶端，封闭
其他晶体的生长通道，是形成单晶叶片的关键技术。以镍基合金做成的单晶材料，能承
受1100℃的高温。
我国自行生产的燃气轮机
30厘米长晶体来之不易
当天气寒冷时，水蒸气凝结成了窗花，这是水遇冷凝结成晶体的一种形式，金属结晶也
是利用了温度冷热差这个原理。
单晶叶片的生长非常不易，温度梯度、液体密度都可能让晶体长歪，或者长出其他的晶
体来，但控制温度和密度却是任忠鸣团队的拿手绝活。“晶体越长越难控制”，任忠鸣
说。就像一列纵队，后面的人看前面的后脑勺对齐，但是人越多，要保持队伍的笔直就
越难。
所以，这次通过验收的30厘米长的涡轮单晶叶片，是晶体生长工艺上一次突破，也是我
国自主培养的最长一块单晶叶片，但与国外最先进技术相比，还有5—10厘米的差距。
耐1100℃的镍基合金单晶叶片，如何抵抗燃气轮机内最高1500℃的高温，这又是一场大
战。记者发现，在均匀分布的叶片之下，有各种气孔，在高温下这些气孔能通过导入空
气形成冷风，来有效降低叶片的表面温度。
未来有望突破国际高价垄断
由于国外对这项技术的严格封锁，目前我国大部分电厂的燃气轮机都是整机从国外购买
，这些设备价格不菲，一台就需要花费十几亿元。
任忠鸣给记者算了笔账：一片进口单晶叶片的造价约在40万元左右，经过中间代理商卖
给中国厂家，价格翻了2.8倍，即112万元，一台燃气轮机需要由数级涡轮叶片组成，其
中1级涡轮叶片需由96片这种的单晶叶片组成，也就是说，仅1级涡轮叶片的购买价格，
就在1亿元左右，无怪乎整台设备开出如此天价。
任忠鸣说，等生产工艺稳定之后，上海大学自主研发的单晶叶片造价大约为10万元/片
，仅为国外价格的1/4，这无疑将大大降低电厂、大型客机、特种船舶等使用燃气轮机
领域的成本，而国产单晶叶片投入市场，大约还有3—5年的路程要走。
(请支持独立网站，转发请注明本文链接：http://www.guancha.cn/Science/2012_09_17_98211.shtml) |
s*****V
发帖数: 21731 | 2 这个新闻看过了一直没转，我看不太靠谱，学校里面的东西连成本还远，又是上海大学
做的，吹的可能性比较大。 |
zn
发帖数: 646 | 3 这个东西不管做没做出来，放出消息，国外产品就得降价了另外
上海大学怎么不能做了？非得什么学校做出来你才满意？
北清毕业生都在国外做呢
【在 s*****V 的大作中提到】
: 这个新闻看过了一直没转，我看不太靠谱，学校里面的东西连成本还远，又是上海大学
: 做的，吹的可能性比较大。
|
v**o
发帖数: 4956 | |
d*****n
发帖数: 3033 | 5 这玩意关键不是成本吧
成本即使降低9成
质量不行还是没有人用
【在 w*********g 的大作中提到】
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: 来的”。昨天，以“长出来”的单晶叶片为核心技术的上海市科委重大专项“高温合金
|
m*******r
发帖数: 1701 | 6 what a joke. google tab is out there, for $250. do u see ipad price got
lower?
【在 zn 的大作中提到】
: 这个东西不管做没做出来，放出消息，国外产品就得降价了另外
: 上海大学怎么不能做了？非得什么学校做出来你才满意？
: 北清毕业生都在国外做呢
|
l******t
发帖数: 55733 | 7
看不懂你的神逻辑。懂啥叫夕阳化不
【在 m*******r 的大作中提到】
: what a joke. google tab is out there, for $250. do u see ipad price got
: lower?
|
g***l
发帖数: 2753 | 8 而国产单晶叶片投入市场，大约还有3—5年的路程要走
3-5年后基本上就找不到这个东西了.....
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: 来的”。昨天，以“长出来”的单晶叶片为核心技术的上海市科委重大专项“高温合金
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k****l
发帖数: 154 | 9 哈哈， turbine blades and vanes are only around 25% of engine cost, F class
engine costs around 20m us$. this is is ridiculous to list cost as 1亿 for
one stage . F class engine has 4 stages blades and 4 stages vanes.
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: 晶体的世界，可能会颠覆你对生物与非生物的认识，因为有些特殊用途的晶体是“长出
: 来的”。昨天，以“长出来”的单晶叶片为核心技术的上海市科委重大专项“高温合金
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k****l
发帖数: 154 | 10 coating is critical part of blades/vanes design. single crystal helps only
a little
【在 zn 的大作中提到】
: 这个东西不管做没做出来，放出消息，国外产品就得降价了另外
: 上海大学怎么不能做了？非得什么学校做出来你才满意？
: 北清毕业生都在国外做呢
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z***y
发帖数: 13818 | 11 1500C叶片现在几个燃气轮机巨头已经投入实用. 最新一代的燃机都是这个水平.
光有单晶材料木有用. 还得搞涂层，还有冷却通道设计. 抗蠕变性能也需要长时间验证.
最麻烦的是如何把这叶片卖给用户. 尼玛用第三方叶片，出了事情保修就木有了. 一台
燃机多少钱？停产检修多少钱？
这尼玛只有脑残才会去冒这种风险 |
r***l
发帖数: 9084 | 12 材料NB的话，大幅度提高寿命，同时高负荷高温度可以承受不会突然断裂，飞机就没有
心脏病了。。。 成本也很重要，那玩意贵的要死，一个大点的叶片就几万美元，整体
换的话吐血。有时候叶片上有些裂纹，换吧舍不得，不换吧又怕坏了破坏整台机器。成
本降低了，有些裂纹可以多考虑换叶片。反正便宜怎么都是优势。 |
