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大连理工大学青年学生团队突破航空发动机热处理难题
2025年07月11日 13:32:01
来源：Ky开元集团 点击量：463
近日，大连理工大学机械工程学院青年学生团队瞄准航空发动机热力处理难题，经过3年技术攻关，研发出多介质高速射流分区可控的快速冷却技术，为航空发动机中性能要求最高、制造难度最大的单体零件——高温合金涡轮盘的制造提供了关键解决方案。
高温合金涡轮盘是航空发动机中单体质量最大、性能要求最高的热端零件之一，直接决定发动机的推重比和寿命。目前我国主要使用的是“被动受冷”式的油淬工艺，即将加热完成后的涡轮盘直接浸入油槽，这无法对涡轮盘的不同区域进行梯度冷却和组织调控。同时，油淬的过程中还会产生明火和大量油烟，作业环境极为恶劣。
近日，大连理工大学机械工程学院青年学生团队瞄准航空发动机热力处理难题，经过3年技术攻关，研发出多介质高速射流分区可控的快速冷却技术，为航空发动机中性能要求最高、制造难度最大的单体零件——高温合金涡轮盘的制造提供了关键解决方案。
针对瓶颈问题，大连理工大学一支由青年学生组成的“因材施热”团队，数十次往返大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室和北京先进高温结构材料国防科技重点实验室，经过数百次的试验攻关，创新提出“高速多介质射流+分区控冷”的新思路并形成三大技术：
1.将微量冷却水注入空气射流，形成高速、均匀的微细喷雾，巧妙结合液体冷却能力强和气体射流冲击力大的双重优势，提升冷却效率，确保盘件芯部冷得透；
2.建立高速喷雾射流的计算机仿真模型，优化喷嘴布局和射流参数，实现对不同区域的精准控温，确保分区冷速控得住；
3.开发热流固耦合仿真系统，动态预测冷却过程中的温度变化和内部组织演变，确保梯度组织控得准。
最终实验数据显示，在1200℃极高温冷却过程中，盘形件最高冷却速率可达每分钟673℃，与国际现有技术相比，冷却速率提高3.75倍，冷速控制范围提高5倍多，晶粒尺寸范围提高4倍多，冷速与组织控制精度达到国际领先水平。
团队的研发成果在小型涡轮盘的冷却实验中，冷却速度达到了新一代航发涡轮盘的需求，接下来研究团队将继续完善原理探究，同时争取通过与企业、研究所的合作，实现研究成果的应用和转化。
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