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1、.第23卷增刊航空材料学报Vo23,Sueentlpplm2003年10月(〕URNALOFAl乙RONAUTICALMATERIALS《〕ctober2003J先进航空发动机涡轮盘合金及涡轮盘制造,,,田世藩张国庆李周颜鸣皋(北京航空材料研究院,北京100095):。,、摘要涡轮盘是航空发动机的心脏涡轮盘的可靠性主要取决于其坯件的冶金质量涡轮盘的完整性均匀性和性能水平,还取决于所用合金及其坯件的热加工和热处理工艺的优化。本文对先进涡轮盘坯件,即纯洁、均匀、细晶组织的高温合金坯件制备三种工艺,。以
2、及涡轮盘零件锻压成形技术进行综合评述:;;关键词先进航空发动机涡轮盘难变形高温合金.:TG十5;323文:A:1005一一一中图分类号14氏1V2献标识码文章编号5053(2003)50023306,,。动力系统是武器装备的心脏而动力系统发含量有所降低仍保持较高水平(8%一16%)在。一展滞后的现象普遍存在涡轮盘是航空发动机具Ni场Cr基体中添加(3%一1%)的难熔元素。、有关键特性的核心部件它的冶金制造质量和M。+W(Ta)固溶强化(部分也形成碳化物和进人,、,。性能水平安全寿命丫沉淀强化元素A
3、i十Ti+对于发动机和飞机的可靠性从而提高其稳定性)。6%一%,和性能的提高具有决定性影响Nb的含量进一步提高(n)使丫相的体高性能涡轮盘用先进高温合金坯件的制备,积分数增至35%以上,有的达到叶片合金的水平。。,,是先进发动机研制和生产的中心环节和基础这)60%微量晶界强化元素C+B+Zr(HfV,、,,、、里所说先进高温合金的坯件首先必须是纯洁的Mg稀土等)添加在用量配比组合和控制上更。。均匀的和细晶组织的因为只有研制出这样的坯加精细合金化和相应的热加工与热处理工艺的件,并在先进涡轮盘锻压技术
4、和热处理工艺的配配合,保证合金在使用条件下有好的综合性能,满,、。,合下才能保证涡轮盘的完整性和可靠性盘件组足了设计的要求与此同时基体强度的提高使织的均匀性、高的使用性能和最小的性能分散性。合金的变形抗力加大,变形塑性恶化,热加工温度,,在此基础上才能在批量生产的条件下实现盘件范围变窄(有的合金仅一70℃)材料(坯件)和涡。。质量的稳定和好的经济性轮盘零件的成形十分困难,特别是复杂合金化导致制备涡轮盘的大型,、1高性能航空发动机涡轮盘用高温铸锭(直径400一50Omm)的严重偏析合金熔炼。热加工工
5、艺的优化控制十分困难往往由子熔炼合金,工艺控制不当生成以元素宏观偏析为特征的低,。,,高性能发动机一般推/重比为)8设计上倍冶金缺陷造成报废以及热加工过程严重裂纹。,,采用更高的涡轮前温度达到>70℃甚至更高盘件完整性很难保证使金属收得率很低成品盘,一,因此轮缘部分合金的高温蠕变持久性能以及、。件组织不均匀性能分散大涡轮盘零件的可靠扩散控制的组织变化过程必然成为涡轮盘合金研性、经济性达不到批量生产的要求。有的合金用。制和选材的一个重要因素同时一次寿命将达,常规铸锻工艺无法生产只能采用粉末冶金工艺,
6、。1000一3000h合金的长期组织稳定性要更好这进行生产。。,些要求主要通过合金化来满足表1列出了研制西方高性能涡轮盘都采用粉末高温合金经和生,,产的这类合金无一例外都是高强度难变形历了30年发展从技术进步的角度大体上可分为。。的镍基高温合金以下三个发展阶段,。和以往中等合金化的涡轮盘合金相比这类20世纪70年代粉末高温合金的兴起最。一‘ene‘合金普遍加人了相当数量(8%一18%)的CoCr早进人使用的合金为INroo(P&w)[丁和R「,,95()〕前者以快速凝固粉(Rs十热等静压GER):
7、20一一;:20一一atorzn。收稿日期030615修订日期030831(HIP)+超塑性等温锻(Glig)成形后者以:田世藩(一,,。作者简介1933)男研究员234航空材料学报第23卷表1高性能航空发动机涡轮盘用高温合金Te1DisksuperalloysforadvaneedaengineableroProcesingloyingelement/t%AlIovAlwCr。TiNbHfCBZrOthersCOMWAl.........IN一100SAP1851253253075v(U)/M0
8、4070020040.........Merl一76(UAP18512432504314040.02002006S)/M..........Rene,0353520100595(USA)P/M8013535350070......‘...ene,88DT13016137070015003R(USA)P{M040402030.....CH98(USA)P/M1801204.04.0400.030030033.STa.....N18(Franee)P/M15.511.565434.30
