燃?xì)廨啓C是大型客機、特種船舶和民用發(fā)電等領(lǐng)域的主要動力源之一,而渦輪高溫葉片及其制造技術(shù)則是燃?xì)廨啓C的核心,也是制約我國燃?xì)廨啓C發(fā)展的主要瓶頸。國外對此嚴(yán)格保密,客觀上使我國的大飛機、地面燃機等重大工程均受制于人。2008年上海市科委設(shè)立重大研究專項課題,針對當(dāng)前國際上最先進(jìn)的F級256MW重型燃?xì)廨啓C渦輪高溫葉片開展技術(shù)研究和攻關(guān),由上海大學(xué)為主承擔(dān)。
渦輪葉片的制造原理,是將鎳基金屬溶液澆鑄在模具中,再進(jìn)行冷卻結(jié)晶,過程類似于冬天水汽在玻璃窗上遇冷結(jié)晶形成“冰花”。渦輪葉片能否耐受高溫、是否有足夠的強度,和結(jié)晶過程中的溫度以及晶體形成的數(shù)量、甚至方向都有關(guān)系。一般來說,晶粒數(shù)越少,葉片的耐高溫性越好,也越能勝任發(fā)電機燃?xì)廨啓C等高功率設(shè)備用途。目前行業(yè)內(nèi)最難的技術(shù),是讓整個葉片成為一個晶粒,即“單晶”技術(shù)。此外,如果讓晶粒有序地向一個方向排列,也能提高葉片強度,避免斷裂,此類技術(shù)為“定向”技術(shù)。通過4年的努力,課題組在上述兩種技術(shù)路徑上均有突破,形成了自己獨特的工藝路線。
該項目的成功,不僅有助于我國在燃?xì)廨啓C關(guān)鍵部件方面突破國外封鎖,對于國內(nèi)發(fā)電廠來說也是重大利好消息。以重型燃機的一級渦輪為例,一共有96片高溫合金葉片,如果采用國外廠商的產(chǎn)品,一片葉片的制造成本在40萬元左右,市場售價達(dá)100萬元;但如果采用國產(chǎn)葉片,制造成本僅為國外價格的1/4。