航空发动机与燃气轮机是现代工业的“皇冠”，涡轮叶片作为核心关键部件，直接决定高端动力装备的性能、寿命与可靠性。近日，中国科学院金属研究所周亦胄研究员团队完成系列原创性科研攻关，在高代次单晶高温合金领域取得重大突破，攻克强度稳定性协同调控、超纯净化冶炼、高精度叶片精密铸造等关键技术难题。团队自研的高稳定性单晶高温合金已通过多型新型发动机装机考核，标志着我国高端动力材料与叶片核心制造技术自主可控水平实现跃升。

破解“鱼与熊掌”难题：高温强度与组织稳定性双向兼顾

单晶高温合金是航空发动机涡轮叶片的核心基材。当前新一代航空动力技术快速迭代，涡轮前进口温度突破2200K，远超传统合金耐受极限，高端耐高温单晶材料国产化需求迫切。长期以来，国内外高代次单晶合金多依靠添加钨、钼、铼等难熔金属提升承温能力，但极易诱发有害TCP相析出，导致高温组织失稳、强度衰减，始终存在强度与稳定性难以兼顾的行业技术瓶颈，严重制约工程化应用。

针对这一痛点，周亦胄、王新广研究员摒弃传统元素叠加改良思路，创新提出层错能调控位错协同强化新机制。通过精准构建位错结构实现多重强化耦合增效，优化铝、钽原子配比抑制有害相滋生，从机理上彻底破解高代次合金高温失稳难题。该团队自研镍基单晶高温合金综合性能对标国际先进水平，已顺利通过装备适配验证，成功应用于国内重点预研装备。

打通工程化堵点：杂质元素控制与精密铸造技术双突破

杂质管控与成型工艺短板，是高端单晶合金从实验室走向工程应用的核心壁垒。微量杂质会加速有害相析出、加剧性能劣化，大幅缩短叶片服役寿命。项目团队探明杂质析出规律，自主研发超纯净化冶炼工艺，可将合金硫含量稳定控制在1ppm以下，从源头规避材料失效风险，显著提升合金高温稳定性与持久性能。

盛乃成研究员团队进一步创新杂质与合金化元素交互设计方法，依托超低硫精准控制技术，无需添加稀缺贵金属钌，即可让国产合金稳定性对标高端含钌合金水准，开辟了低贵金属、高性能的全新技术路径，大幅降低成本与资源依赖，扫清规模化应用障碍。针对高熔点合金铸造易出现界面反应、铸件缺陷、成品率低等问题，孟杰正高工创新研发型壳调控、型芯改性等工艺技术，有效解决叶片成型质量难题，提升叶片精度与一致性，打通从冶炼到精密铸造的全链条自主制造体系。

赋能材料革新：人工智能开启高温合金智能设计新范式

传统材料研发依赖反复试错，周期长、成本高、迭代效率低。为突破行业短板，科研团队深度融合人工智能技术，依托国产AI大模型整合多年试验数据、物理机理与工程经验，搭建高精度高温合金智能设计体系，专业问答精度达到博士级别。AI技术实现了合金成分正向创新设计与逆向精准优化，大幅压缩研发周期、降低试错成本，为合金迭代升级、叶片批量稳定制造提供智能支撑，推动材料研发从传统试错模式迈向精准智能设计新范式。

筑牢自主技术体系：实现从跟跑到并跑、领跑的跨越

目前，该系列技术已获国家发明专利20余项、发表SCI论文百余篇，近五年创造产业产值超亿元，多款自研合金稳定配套新型动力装备。此次成果构建了“合金设计—净化冶炼—精密铸造—工程应用”全链条自主可控技术体系，彻底摆脱国外技术依赖，推动我国高端单晶高温合金领域实现从跟跑向并跑、局部领跑的战略跨越。未来，团队将持续深化AI与材料制造深度融合，搭建闭环研发体系，持续攻关更高耐温、更长寿命、更高经济性的新一代单晶合金，为我国高端动力装备自主化发展筑牢关键材料根基。