航空航天领域对零部件的性能要求堪称 “苛刻”—— 需在高温、高压、强辐射、极端温差等恶劣环境下长期稳定工作,且对重量、精度的控制极为严格。粉末冶金技术凭借其在高性能材料成型、复杂结构制造上的独特优势,成功突破多项 “卡脖子” 技术,为我国航空航天事业的发展提供关键支撑,从飞机发动机到航天器结构件,处处可见粉末冶金的 “身影”。
飞机发动机是航空航天领域的 “心脏”,其核心部件涡轮盘、燃烧室的制造长期依赖传统锻造工艺,但传统工艺存在晶粒不均匀、致密度难以控制等问题,且无法制造复杂异形结构。粉末冶金通过 “高温合金粉末 + 热等静压烧结” 工艺,彻底解决了这一难题。以涡轮盘为例,采用镍基高温合金粉末,在 1200℃、150MPa 的热等静压环境下烧结,可形成均匀细小的晶粒结构,部件的高温强度提升 25%,抗疲劳寿命延长 3 倍以上,同时能制造出带复杂冷却通道的一体化涡轮盘,重量较传统锻造件减轻 15%-20%,大幅降低飞机燃油消耗。我国某型国产大飞机发动机的涡轮盘,正是采用这项技术制造,彻底打破了欧美国家的技术垄断,使发动机国产化率提升至 80% 以上。
在航天器领域,粉末冶金同样发挥着不可替代的作用。航天器在太空中面临 - 180℃至 150℃的极端温差,且需承受宇宙射线的强辐射,传统金属部件易出现热胀冷缩变形、性能衰减等问题。粉末冶金研发的 “钛合金 - 陶瓷复合粉末” 材料,通过精准控制粉末配比与烧结工艺,使部件既具备钛合金的高强度与轻量化优势,又拥有陶瓷的耐高温、抗辐射性能,成功应用于航天器的太阳能电池支架、姿态控制发动机喷嘴等部件。某航天科技集团专家表示,采用粉末冶金复合部件后,航天器的结构重量降低 12%,在轨运行寿命延长 5 年,且制造成本较进口部件降低 60%。
此外,粉末冶金在火箭发动机喷管、卫星天线反射面等领域也有重要应用。火箭发动机喷管需承受 3000℃以上的高温燃气冲刷,粉末冶金采用钨铜复合粉末成型,利用钨的耐高温特性与铜的高导热性能,实现喷管的高效散热,确保在极端高温下不熔化、不变形;卫星天线反射面则采用铝合金粉末冶金工艺制造,通过控制烧结孔隙率,使反射面既具备足够的结构强度,又能实现轻量化,满足卫星发射的重量要求。
从飞机翱翔蓝天到航天器探索宇宙,粉末冶金技术不断突破性能极限,攻克一个又一个技术难题,成为航空航天高端装备制造的 “核心密码”。随着我国航空航天事业向深空探测、商业航天等领域拓展,粉末冶金还将在更极端环境、更复杂结构的零部件制造中发挥作用,助力我国航天梦的实现。