- 新型熱處理技術可讓舊噴氣發動機葉片重用達 5,000 次飛行。
- 該技術利用高壓氣體和熱量修復葉片內部微小損傷。
- 研究小組希望延長葉片使用壽命，減少新製造需求。
- 項目名為 Second_Life，結合多家德國航空機構合作。
德國科學家發明的一種新型熱處理技術，有望為老舊的噴氣發動機葉片賦予第二生命，減少昂貴的更換需求，並節約關鍵原材料。該方法由魯爾大學的科學家提出，利用高壓氣體和熱量來修復噴氣渦輪葉片內部的微小損傷。報導指出，該技術能在經歷 5,000 次飛行任務後，將葉片恢復至原始狀態。根據研究小組的說法，這項新穎技術使葉片即使在經歷機械壓力和超過 1,000 攝氏度的極端溫度後，依然適合重用。
這一倡議是名為 Second_Life 的三年項目的一部分，該項目於 2026 年 8 月啟動，並結合了德國航空航天中心 (DLR)、航空發動機修理專家漢莎技術公司、熱處理及表面處理公司 Aalberts Surface Technologies 以及金屬加工公司 Otto Fuchs。
噴氣發動機葉片的極端挑戰
噴氣發動機葉片設計用以應對極端溫度，這些溫度有時可超過 1,500 攝氏度，甚至超過材料本身的熔點。這些葉片可以承受高達 16,000 RPM 的轉速及巨大的離心力，通常以單晶鎳基超合金製成。其原子形成了一種持續的晶體結構，沒有晶界，這可能在高溫下削弱材料。然而，即使是這些材料也會隨著時間的推移而降解。極端條件會改變葉片的內部結構，並通過在其中形成微小孔隙來削弱其強度。
第一階段的渦輪葉片通常在約 5,000 次飛行任務後被更換，這相當於約三至六年的服務期。「在渦輪運行期間，葉片受到高溫下由於旋轉離心力所造成的拉伸應力，並且受到所謂的蠕變疲勞的損害，」該大學的研究人員、論文共同作者塞巴斯蒂安·韋伯博士表示。
熱等靜壓技術的應用
為了應對這一挑戰，科學家們採用了稱為熱等靜壓 (HIP) 的方法。該過程涉及在均勻氣體壓力下加熱損壞的部件，然後快速冷卻。這有可能閉合微小孔隙，並在不破壞其單晶特性的情況下恢復材料的原始結構。「微觀結構和機械性能的恢復將通過熱等靜壓實現，簡稱 HIP，」另一位參與該研究的科學家路易斯·貝克博士補充道。
為了測試這項技術，研究小組將首先在德國航空航天中心重現真實世界的渦輪葉片損傷。他們將樣本暴露於高溫和機械應力下，以誘導受控的蠕變疲勞損傷。然後，這些樣本將在魯爾大學進行熱等靜壓處理，研究人員將確定最佳的處理條件並檢查材料的微觀結構變化。隨後的機械測試將評估這種處理是否能恢復葉片的原始性能。研究小組的最終目標是證明受損的渦輪葉片在經過處理和重新塗層後可以安全地重新投入使用。
這項技術有可能減少新製造渦輪葉片的需求。「通過延長渦輪葉片的使用壽命，我們可以降低新製造部件的需求及其相關的能源和原材料消耗，」韋伯在新聞稿中總結道。
項目 規格 最高溫度 1,500 攝氏度 渦輪葉片轉速 16,000 RPM 使用壽命 5,000 次飛行任務
新技術對航空業的潛在影響
這項新技術不僅能延長噴氣發動機葉片的使用壽命，還有助於降低航空業對新材料的需求。隨著環保意識的提升，減少原材料消耗和能源使用變得愈發重要。透過這項技術，航空公司可以在不影響安全性的情況下，減少維護成本和環境影響。此外，這種創新方法也可能推動其他行業探索類似的修復技術，促進資源的可持續利用。