宫声凯：《大型科学装置赋能航空发动机高温结构材料创新》
作者：宫声凯（中国工程院院士，北京航空航天大学教授、博士生导师）
航空发动机用热端部件及其防护涂层具有密度高、结构复杂、服役环境恶劣、承受载荷复杂等特点，采用传统的分析测试方法对其进行损伤演变、质量评估和寿命预测研究存在极大挑战，无法满足航空发动机更高温度、更高速度、更高可靠性的需求。大型科学装置中的同步辐射技术和中子衍射技术具有高穿透性、高精度、高耦合度和高通量等特点，较传统检测技术更适用于未来航空航天领域高温结构材料的研发和测试，但上述两种技术在中国相关领域的基础研究和工程应用方面仍需进一步开展工作。
解决航空发动机热端部件与防护涂层在设计、生产、服役和维护中存在的质量评估和失效分析问题是进一步提高航空发动机性能和可靠性的关键保障。准确获得高温结构材料与涂层在制备、服役过程中的组织结构、细观缺陷、应力分布和剩余寿命等关键信息将极大提高航空发动机材料与结构的设计效率和性能指标。材料组织演变、损伤积累、失效方式和性能优化等基础性研究成果对航空发动机质量问题和性能提高能起到良好的反向推动作用。然而，如何有效获得上述关键信息成为各国航空制造领域研究人员重点关注的首要问题。
无论是航空发动机热端部件材料与涂层的基础科学研究，还是用于生产制造过程中的实际应用，都需要一种可靠的检测手段对具有密度高、结构复杂、环境恶劣、载荷复杂特征的热端部件材料组织演变、应力分布和本征性能进行表征。先通过跨尺度、跨时域方法对材料的服役行为进行原位监测，进而可对材料开展寿命评估与失效分析。然而，采取传统的检测手段如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、X射线成像（XCT）、红外检测等方法对高温结构材料与防护涂层进行研究的过程中仍存在巨大挑战。
同步辐射光源具有宽频谱范围、高光谱亮度等优越特征，已成为材料科学等领域基础和应用研究中一种最先进的、不可替代的工具。X射线的穿透性与其能量（波长和亮度）正相关，且同步辐射X射线具有宽波长范围、超高亮度、高精度等特点，适用于研究航空发动机高温结构材料及防护涂层显微结构演变及应力分布的表征。
作者介绍：
宫声凯：航空发动机高温金属结构材料与热障涂层专家，中国工程院院士，北京航空航天大学材料科学与工程学院教授、博士生导师。兼任：航空发动机高温金属结构材料与热障涂层专家，中国材料研究学会常务理事，中国腐蚀与防护学会副理事长，中国金属学会高温材料分会副理事长。曾任北京航空航天大学材料科学与工程学院院长。宫声凯院士主要从事航空发动机高压涡轮叶片用金属间化合物基单晶合金、单晶叶片和热障涂层材料技术与设备等方面的研究工作。先后发表论文近300篇；获授权发明专利80余件。研究成果先后获得国家技术发明奖一等奖1项，省部级以上科技奖励5项；获全国创新争先奖和北京市师德先进个人等荣誉。
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