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北航航空发动机涡轮叶片热障涂层技术与装备获2016年度国家技术发明一等奖

2017-1-11 08:32| 发布者: admin| 查看: 62| 评论: 0

摘要: 据北京航空航天大学新闻网消息,北航的高温/超高温涂层材料技术与装备项目(宫声凯教授主持)日前获得了国家技术发明一等奖,前置前驱8挡自动变速器(8AT)研发及产业化项目(徐向阳教授主持,山东汽车生产企业盛瑞传动股 ...

据北京航空航天大学新闻网消息,北航的高温/超高温涂层材料技术与装备项目(宫声凯教授主持)日前获得了国家技术发明一等奖,前置前驱8挡自动变速器(8AT)研发及产业化项目(徐向阳教授主持,山东汽车生产企业盛瑞传动股份有限公司为第一完成单位)获国家科技进步一等奖,高超声速飞行器极端热环境模拟测试项目(吴大方教授主持)、基于移动位置数据城市出行信息服务项目(吕卫锋教授主持)获国家技术发明二等奖,高动态星敏感器技术与工程应用项目(张广军教授主持)、复杂大气环境XX装备及应用项目(北航为第一完成单位,薛瑞副教授为第二完成人)获国家科技进步二等奖。

根据《国家科学技术奖励条例》的规定,经国家科学技术奖励评审委员会评审、国家科学技术奖励委员会审定和科技部审核,国务院批准并报请国家主席习近平签署,授予赵忠贤院士、屠呦呦研究员国家最高科学技术奖;国务院批准,授予“大亚湾反应堆中微子实验发现的中微子振荡新模式”国家自然科学奖一等奖,授予“亚洲季风变迁与全球气候的联系”等41项成果国家自然科学奖二等奖,授予“高温/超高温涂层材料技术与装备”等3项成果国家技术发明奖一等奖,授予“良种牛羊高效克隆技术”等63项成果国家技术发明奖二等奖,授予“第四代移动通信系统(TD-LTE)关键技术与应用”等2项成果国家科学技术进步奖特等奖,授予“嫦娥三号工程”等20项成果国家科学技术进步奖一等奖,授予“多抗稳产棉花新品种中棉所49的选育技术及应用”等149项成果国家科学技术进步奖二等奖,授予凯瑟琳娜·科瑟·赫英郝斯教授等5名外国专家和国际玉米小麦改良中心中华人民共和国国际科学技术合作奖。


延伸阅读:

热障涂层是采用耐高温、低导热的陶瓷材料以涂层的方式与金属相复合、以降低高温环境下金属表面温度的一种热防护技术。在先进航空发动机中,热障涂层可以显著降低叶片合金的表面温度,大幅度延长叶片的工作寿命,提高发动机的推力和效率。自上世纪70年代以来,美英等西方国家都竞相发展热障涂层,并大量应用在叶片、燃烧室、隔热屏、喷嘴、火焰筒和尾喷管等航空发动机热端部件上。从开始研究到实际应用的几十年间,热障涂层的制备工艺不断得到改进,出现了很多热障涂层制备技术,如磁控溅射、高速火焰喷涂、化学气相沉积、等离子喷涂、电子束物理气相沉积等。其中,后两种工艺是热障涂层实际工程应用中最广泛采用的制备技术。目前,国际上有三种主流热障涂层材料结构体系,即继美国的双层结构、欧洲的梯度结构和中国的梯度粘结层结构。双层结构由陶瓷隔热层和金属粘结层组成,由于陶瓷层与金属层性能差异以及金属层氧化等原因,导致热障涂层易沿陶瓷/金属界面开裂和失效。陶瓷/金属界面结构设计一直是长寿命热障涂层研究的热点和难点。梯度粘结层结构针对双层结构存在明显界面的问题,在金属层和陶瓷层中间加入氧化粘结层,实现由金属层和陶瓷层之间成分连续变化、结构的梯度过渡,从而提升抗热震、氧化以及隔热等性能,延长热循环寿命。可以说在这个领域,中国已经赶上了国际最先进的步伐。

在先进航空发动机中,热障涂层可以显著降低叶片合金的表面温度,大幅度延长叶片的工作寿命,提高发动机的推力和效率,因此热障涂层与叶片冷却设计技术、单晶高温合金材料技术并列,被称之为先进航空发动机叶片的三大关键科学技术之一。前文提到国际上有三种主流热障涂层材料结构体系,其中中国的梯度粘结层结构正是来自北航徐惠彬/宫声凯团队的贡献。从1996年起,徐惠彬/宫声凯团队开展了新型梯度粘结层热障涂层(GBTBC)的研究,研究成果对推动TBC在航空、舰船和地面燃气轮机叶片上的应用起到了重要作用,GBTBC在我国多个型号燃气涡轮发动机上获得了应用。近年来,该团队研制的铈酸镧(LC)热障涂层是1300℃级别热障涂层材料技术发展中的重要突破,并在国际上率先实现了在先进航空发动机关键热端部件上的试用,在新型热障涂层研究方面达到国际领先水平。上述研究成果在我国航空发动机主要生产单位全面推广应用,支撑生产的叶片占我国目前涂有热障涂层的航空发动机叶片总数的95%以上。该技术与装备获2016年国家技术发明一等奖。


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