- 新型热处理技术可让旧喷气发动机叶片重用达 5,000 次飞行。
- 该技术利用高压气体和热量修复叶片内部微小损伤。
- 研究小组希望延长叶片使用寿命，减少新制造需求。
- 项目名为 Second_Life，结合多家德国航空机构合作。
德国科学家发明的一种新型热处理技术，有望为老旧的喷气发动机叶片赋予第二生命，减少昂贵的更换需求，并节约关键原材料。该方法由鲁尔大学的科学家提出，利用高压气体和热量来修复喷气涡轮叶片内部的微小损伤。报道指出，该技术能在经历 5,000 次飞行任务后，将叶片恢复至原始状态。根据研究小组的说法，这项新颖技术使叶片即使在经历机械压力和超过 1,000 摄氏度的极端温度后，依然适合重用。
这一倡议是名为 Second_Life 的三年项目的一部分，该项目于 2026 年 8 月启动，并结合了德国航空航天中心 (DLR)、航空发动机修理专家汉莎技术公司、热处理及表面处理公司 Aalberts Surface Technologies 以及金属加工公司 Otto Fuchs。
喷气发动机叶片的极端挑战
喷气发动机叶片设计用以应对极端温度，这些温度有时可超过 1,500 摄氏度，甚至超过材料本身的熔点。这些叶片可以承受高达 16,000 RPM 的转速及巨大的离心力，通常以单晶镍基超合金制成。其原子形成了一种持续的晶体结构，没有晶界，这可能在高温下削弱材料。然而，即使是这些材料也会随着时间的推移而降解。极端条件会改变叶片的内部结构，并通过在其中形成微小孔隙来削弱其强度。
第一阶段的涡轮叶片通常在约 5,000 次飞行任务后被更换，这相当于约三至六年的服务期。“在涡轮运行期间，叶片受到高温下由于旋转离心力所造成的拉伸应力，并且受到所谓的蠕变疲劳的损害，”该大学的研究人员、论文共同作者塞巴斯蒂安·韦伯博士表示。
热等静压技术的应用
为了应对这一挑战，科学家们采用了称为热等静压 (HIP) 的方法。该过程涉及在均匀气体压力下加热损坏的部件，然后快速冷却。这有可能闭合微小孔隙，并在不破坏其单晶特性的情况下恢复材料的原始结构。“微观结构和机械性能的恢复将通过热等静压实现，简称 HIP，”另一位参与该研究的科学家路易斯·贝克博士补充道。
为了测试这项技术，研究小组将首先在德国航空航天中心重现真实世界的涡轮叶片损伤。他们将样本暴露于高温和机械应力下，以诱导受控的蠕变疲劳损伤。然后，这些样本将在鲁尔大学进行热等静压处理，研究人员将确定最佳的处理条件并检查材料的微观结构变化。随后的机械测试将评估这种处理是否能恢复叶片的原始性能。研究小组的最终目标是证明受损的涡轮叶片在经过处理和重新涂层后可以安全地重新投入使用。
这项技术有可能减少新制造涡轮叶片的需求。“通过延长涡轮叶片的使用寿命，我们可以降低新制造部件的需求及其相关的能源和原材料消耗，”韦伯在新闻稿中总结道。
项目 规格 最高温度 1,500 摄氏度 涡轮叶片转速 16,000 RPM 使用寿命 5,000 次飞行任务
新技术对航空业的潜在影响
这项新技术不仅能延长喷气发动机叶片的使用寿命，还有助于降低航空业对新材料的需求。随着环保意识的提升，减少原材料消耗和能源使用变得愈发重要。通过这项技术，航空公司可以在不影响安全性的情况下，减少维护成本和环境影响。此外，这种创新方法也可能推动其他行业探索类似的修复技术，促进资源的可持续利用。