中国陶瓷那些事：咱们的骨质瓷能盛佛跳墙，美国的陶瓷制造世界最强航空发动机

众所周知，中国有四大发明，但是有2项运用得并不好。

火药的运用，没能助力中国热兵器的发展，咱们把劲头都用在了礼花鞭炮上，愉悦的是视觉体验。最终，英国人最先用火药改良了兵器，开创了热兵器时代，并在1840年用炮舰打开了大清朝的国门。

指南针，中国发明之后几乎是束之高阁，陆上勘探都很少用它，用它最多的是洪湖术士。葡萄牙为代表的欧洲列强，利用指南针促进了航海术，在美洲大陆和非洲大陆开辟了无数的殖民地，直接助力他们成为发达国家。

大家一定会说了，你说这些都没用，都是马后炮。那么，我就再说一个其实比四大发明还出名的器物：陶瓷。中国的英文译名，除了代表我们的国名，还有一个意思就是陶瓷。很多人都认为中国过于曾经、现在也把陶瓷发展得不错，各种陶瓷工艺品，各种餐具都发展到骨质瓷了，吃饭吃菜那叫一个带劲。但是大家可能忽视了一点，陶瓷远不是只能用来盛放佛跳墙，在西方，陶瓷早已军用，在航空领域，也早已是先进航发的必备部件。

众所周知，GE9X是通用电气制造的最大的涡扇发动机，从2018年11月开始一直在使用波音747-400飞行测试台进行最终评估。GE9X推力47.627吨，是通用为波音777X双发旗舰机研发的涡扇发动机，从2015年底开始进行核心机测试，目前即将进入紧张而广泛的最后阶段，已经准备好为最终的量产型试飞。GE9X发动机自身完成认证之后，将于2019年3月在波音777X机族的首型777-9上试飞。罗列完这些数字，我们就要步入今天的正题：通用公司在最先进航空发动机上应用陶瓷复合材料的故事。

陶瓷复合材料的应用并非在航空发动机上最先出现，大家熟知的陶瓷装甲，早已应用到西方的主战坦克之上。氧化铝陶瓷、碳化硼陶瓷、碳化硅陶瓷与金属压在一起可以制成良好的装甲材料， 氮化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化钨陶瓷、二硼化钛陶瓷等等陶瓷复合材料，也都正在向坦克装甲车辆防护系统中应用。

GE公司GE9X发动机的技术亮点之一就是陶瓷复合材料的应用，总计5种部件使用CMC材料，包括第一级高压涡轮机罩、第一、二级涡轮喷嘴、喷射发动机燃烧室的内、外衬。基于Leap项目积累的经验，GE利用一台GEnx-1发动机测试CMC部件，评估性能与耐久性水平。达到较高技术准备级别已经收获了积极的结果，下一步公司将关注生产能力和制造准备级别。尽管CMC部件对冷却要求更高，相比于传统的镍合金喷嘴，需要在500F温度下工作，由于通用的技术与生产流程的组合允许公司在热部件上使用更多的CMC材料，通过降低冷却所需压缩空气量，进一步提升效率。

目前，GE9X发动机的CMC材料都是静止部件。通用正在加紧研究在第二级高压涡轮叶片上使用CMC，这将是陶瓷复合材料首次应用到商用发动机的旋转部件上。为促进GE9X陶瓷复合材料的制造，2018年8月GE公司在阿什维尔建设了燃烧室内衬生产线，第一套一级喷嘴生产线也在建设之中。GE9X发动机罩由18个部分组成，与Leap 1非常相似，每级包括42个喷嘴、1个燃烧室外衬和1个内衬。

通用公司承认CMC技术已经不是工业机密，他表示在20年研发和15亿美元的投资之后，GE已经把自己建设成为发动机陶瓷部件的世界领导者，公司即将在美国建立完整的CMC供应链，到2020年将达到每年20吨CMC毛坯和10吨碳化硅纤维的生产能力。

通用公司在陶瓷复合材料方面的技术优势还包括涂层和渗透工艺的规模和速度，具备纤维和基质批量应用的能力，化学制剂涂层技术也能保证批量生产。公司能够运用纤维构型技术先制成CMC条带，再敷设到部件表面。”另一项技术突破是渗透或浇铸高密度硅化物部件，由于材料密度低于90%的CMC在循环疲劳环境下是威胁飞行安全，通用公司设计的CMC材料密度更高。

从坦克装甲和GE9X发动机应用陶瓷技术这两件小事上，我感到中国在陶瓷技术方面是落后的，骨质瓷不是不能生产，但是不能是全部。在译作通用电气GE9X发动机的瞬间，我想到了应该告诉朋友们上述文字，于是，我停下译文，告诉了大家有关陶瓷这些事，如引起您的不适，敬请谅解。