看过很多篇关于国内重大专项的文章，很多都少不了航空发动机的问题，而航空发动机的主要难题又都集中在叶片上面，为什么在制作叶片的过程中中国人四五十年都难以跨出这看似小小的沟坎？单晶铸造的难点是否在控制成型温度或者说成型条件上有什么障碍？这个障碍真的是材料问题吗？是模具的材料还是基体的材料呢？谢大牛解答
首先，要确定只有一个晶核能生长，可以通过一个螺旋形的选晶器实现。
第二，生长速度难控制。
第三，即使只有一个晶粒，内部也有亚晶（更细的结构），亚晶之间的夹角不能超过5°（貌似），主要通过控制散热条件控制。
另：即使是劳斯莱斯生产的叶片，合格率也不超过70%。
谢补药
1 我国并没有跨不过单晶叶片的沟坎, 国内对高温合金的研究也并不落后，甚至很多方面处于领先。问题是，如何把理论投入到生产。还是老话，中国处于，并将长期处于“论文领先地位”。实验室什么都有，论文发得速度简直吓人。但是工业大规模生产，没个十几年的努力，建不成像样的工厂。要建成和GE或者劳斯莱斯一样大的企业，那简直是花钱，或者说，忒TM花钱。我有幸去过劳斯莱斯的发动机叶片生产工厂参观，车间的干净度，中国很多实验室都可能达不到。你想想，建一个车间大的实验室，得花多少钱。
2 背景：国内高温合金的中坚力量有：中科院，钢铁研究总院，北京科技大学，北京航空航天大学，清华。高温合金的工艺，主流三条，高温铸造（听上去就知道很挫，偏析问题没能解决，不单单高温合金，所有铸造合金都没能彻底解决偏析），粉末冶金（不吹牛逼，国内真的处于领先地位，偏析问题得到解决），单晶（国内也不弱）。各有各的优缺点，并不是单晶就一定好。
以下是单晶的问题：
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预防针一剂：不好意思，位错来袭。没有晶体材料，现在没有，将来也不会有，能逃过位错的魔爪，他是万恶之源，它随温度而来，也随温度而去。所有工艺，都是要让材料学会如何与位错相处，是的，位错，才是材料的灵魂。
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3 高温合金，最大的问题在于，高温蠕变（低于屈服强度的应力下，材料随加载时间的延长缓慢地产生塑性变形的现象，很像一般材料的回复过程，就是高温位错扩散），以及疲劳（裂纹在周期受力环境下扩展）。现在主要使用镍基合金,强化机制主要是： γ′相的沉淀强化，γ′相本身具有很高的强度，而且在一定温度范围内，其强度随着温度的升高而增加（你不用理解，真的，我真的不想把共格机制再说一遍，很烦哎，知道就成），如果γ′相能一直不变，那该多好，但是高温下，γ′相会变粗，变粗之后，不好意思，挡不住了，位错来袭（你挡住了它滑移，它立马升级变攀移，变着花样搞你）。记住，这个世界充满了危险。单晶也不另外，还是TMD(他妈的)定向变粗，因为单晶是定向造的。痛哭，少年。
单晶的另一个问题: 蠕变的各向异性。尽管 [001] (晶格方向，高中学过吧！吧？)取向的综合性能最优, 而且叶片基本上也是承受 [001] 轴向的离心载荷, 但是叶片的复杂形状及各部分的温度梯度仍会产生多轴应力。蠕变寿命强烈依赖于应力轴取向, [001] 和 [ 111] 取向具有较高的拉伸蠕命,[110]取向具有较低的拉伸蠕变寿命。（来自：王开国, 李嘉荣, 曹春晓，单晶高温合金蠕变行为研究现状，北京航空材料研究院，2004）。换句话说，单晶沿着[001]方向生长，在这个方向杠得住，架不住，其他方向也受力，这TM的，四面楚歌。补脑：学过材料力学或者说工程力学的同学知道，连简单的拉伸试验，样品都是45°断裂，是正应力与切应力的向量叠加的结果，（回去自己看莫尔圆），所以别老是妄想单轴应力，实际情况很少出现。
还有就是，表面问题（受模具影响），如何把表面处理好，很多时候，是解决材料问题的关键（不说了，表面会发生再结晶，生成晶界，疲劳裂纹扩展的源头，就这么三句，去回味，少年）。
所以，单晶有很多问题，但是问题算少了，其他方式工艺的高温合金问题更多。但千万别说，我们材料工作者不行，我们论文挺行的，对，论文挺行的。
西工大学高温合金的路过。国内已经做出了单晶的叶片，媒体报道的有中航工业南方，不过是小叶片。国内高校研究大多集中于棒材的定向凝固（即晶粒沿着方向生长），但是叶片因为考虑到主动冷却，设有复杂的内流道，因此难度比圆柱棒要大很多。单晶叶片铸造存在的问题主要有：晶粒取向控制问题、雀斑（溶质对流导致的元素偏析）、强化相阀形化等等。实验室相对容易克服这些问题，可是那些4打头的企业就还有除技术外的其他方面的问题了，比如工人操作水平、管理等等，成品率不足1成，而国外那三个发动机公司，成品率7成以上。具体理论上的难题，可以参考剑桥大学出版的《superalloy》第三章《singlecrystal blade》，感兴趣的可以私聊。
利益相关，匿名回答吧。
1. 制备工艺复杂，空心单晶涡轮叶片从一堆单质原料到叶片上天使用需经过十几道工序(母合金冶炼，单晶膜壳制备，复杂陶瓷形芯制备，单晶浇铸，热处理，表面处理，表面涂层制备等等)，需要控制的参数较多，比如母合金杂质含量，组膜设计，合金液浇铸速度等等。复杂的工艺导致很容易出现各种缺陷，使得叶片报废率高，成品率低。例如夹杂，001取向偏离度过大，小角晶界，杂晶，断芯，偏芯，表面再结晶等等，需要大量人员的通力合作才能完成。
2. 政策大方向问题，由于历史原因，导致国内的政策是先航天后航空，对于航空工业的财政和人员投入不足，无投入就无产出。
3. 待遇问题。除了研究所(如621所)，国内军工企业一线工人的待遇较低，导致一线生产人员的工作积极性不高。前面说过单晶涡轮叶片工艺很复杂，任何步骤的失误均可能导致叶片的报废。
4. 技术员和工程师的地位低，国外技术员和工程师对于单晶浇铸设备和各种工艺参数十分了解，可以解决各种生产上的难题，地位很高，国内就……
5. 军工企业垄断，美帝对于军用飞机是采用对企业公开招标，谁的好就用谁的。国内由于保密原因，采用是军工系统内供应单晶涡轮叶片，也就是竞争机制不足。当然，这两种制度各有利弊，保密自然有保密的道理
6. 国内高校过于看重论文，国内高校对论文的考核太重，搞军工，又费钱，又不好发论文，自然愿意干的人不多。锂电，热电发篇NS，回国就给青千，做高温合金的整个青千，发好文章太难了。
7. 校企联合不足，国外做高温合金的高校与研究所合作较多，产学研结合的较好，国内的校企联合还是不足，究其原因还是工程项目不好，或者不能发论文。
现在国内有一个航发和地面燃机的大项目，好像上百亿吧，希望能扭转国内航发落后的局面，当然也需要高温合金工作者的通力合作和共同努力。
理论很简单
制造也不难
高高兴兴装上去
叶片裂纹现
他说工艺错
你说设计难
高温高压扛不住
皮球踢几遍
领导一拍板
玩儿完！
