先进航空发动机涡轮盘合金及涡轮盘制造

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1、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!"""#$）摘要：涡轮盘是航空发动机的心脏。涡轮盘的可靠性主要取决于其坯件的冶金质量，涡轮盘的完整性、均匀性和性能水平，还取决于所用合金及其坯件的热加工和热处理工艺的优化。本文对先进涡轮盘坯件，即纯洁、均匀、细晶组织的高温合金坯件制备三种工艺，以及涡轮盘零件锻压成形技术进行综合评述。关键词：先进航空发动机；涡轮盘；难变形高温合金中图分类号：%&!’()!*$；+,-,)-文献标识码：.文章编号：!""$/$"$-（,""-）0"/",--/

2、"(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（286!(8）。在展滞后的现象普遍存在。涡轮盘是航空发动机具<=/9:/9;基体中添加（-86!!8）的难熔元素>:有关键特性的核心部件。它的冶金、制造质量和*?（%@）固溶强化（部分也形成碳化物和进入!A，性能水平，对于发动机和飞机的可靠性、安全寿命从而提高其稳定性）。沉淀强化元素.B*%=*

3、发动机研制和生产的中心环节和基础。这("8。微量晶界强化元素9*D*E;（FG，+，>H，稀里所说先进高温合金的坯件，首先必须是纯洁的、土等）添加，在用量、配比、组合和控制上更加精均匀的和细晶组织的。因为只有研制出这样的坯细。合金化和相应的热加工与热处理工艺的配件，并在先进涡轮盘锻压技术和热处理工艺的配合，保证合金在使用条件下有好的综合性能，满足合下，才能保证涡轮盘的完整性和可靠性、盘件组了设计的要求。与此同时，基体强度的提高使合织的均匀性、高的使用性能和最小的性能分散性。金的变形抗力加大，变形塑性恶化，热加工温度范在此基础上，才

4、能在批量生产的条件下实现盘件围变窄（有的合金仅64"5），材料（坯件）和涡轮质量的稳定和好的经济性。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!高性能航空发动机涡轮盘用高温铸锭（直径’""6$""II）的严重偏析，合金熔炼、热加工工艺的优化控制十分困难。往往由于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1重比为!2。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34""5甚至更高。盘件完整性很难保证，使金属收得率很低，成品盘因此，轮缘部分合金的高温蠕变/持久

5、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-"""7，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!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-"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,"世纪4"年代粉

6、末高温合金的兴起。最合金普遍加入了相当数量（286!28）的9:。9;早进入使用的合金为J

7、%%./7-.4&))(35=.=->.?6%"(@$A0=BC-D9E&-)F@G!H（HIJ6）7:>!KLM!NLMOLNPMLHQLOPPHLHRHLHNHLHQHLRM2>&-%PR（SIJ6）7:>!KLM!NLQOLNPMLHQLO!LQHLQHLHNHLHNHLHSPT&3&UV（MIJ6）7:>KLH!OLHOLMOLMOLMOLMNLMPHLHRHLH!HLHMPT&3&UKK’"（IJ6）7:>!OLH!SLHQLHQLHNL!OLRHLRPHLHOHLH!MHLHOP=AV（KIJ6）7:>!KLH!NLH

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