高溫合金的發(fā)展趨勢和新技術(shù)
為滿足新一代的燃?xì)廨啓C(jī)對高性能材料的需要,除在定向凝固鑄造技術(shù)和單晶鑄造技術(shù)等方面繼續(xù)發(fā)展以外,粉末高溫合金技術(shù)和新型的抗高溫氧化、抗燃?xì)鉀_刷防護(hù)涂層技術(shù)也得了廣泛的應(yīng)用。 粉末高溫合金技術(shù) FGH51粉末高溫合金是采用粉末冶金工藝制備的相沉淀強(qiáng)化型鎳基高溫合金。該合金γ相的體積分?jǐn)?shù)為25%-50%左右,其形成元素的原子分?jǐn)?shù)為50%左右。
合金盤件的制造工藝路線是采用真空感應(yīng)熔煉制取母合金,然后霧化制取預(yù)合金粉末,進(jìn)而制成零件毛坯。與同類鑄、鍛高溫合金相比,它具有組織均勻、晶粒細(xì)小、屈服度高和疲勞性能好等優(yōu)點(diǎn),是當(dāng)前650度工作條件下強(qiáng)度水平最高的一種高溫合金。該種高溫金主要用于高性能發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)動部件,如渦輪盤和承力環(huán)件等。
由于燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,各部位溫度和受力情況等,差別較大,因此對材料的要求和選用就各不相同。
1、燃燒室用高溫合金
燃燒室所受的機(jī)械應(yīng)力較小,但熱應(yīng)力較大,對材料的要求主要有:高溫抗氧化和抗燃?xì)飧g性能;足夠的瞬時和持久強(qiáng)度;良好的冷熱疲勞性能,良好的工藝塑性(持久,彎曲性能)和焊接性能;合金在工作溫度下長期組織穩(wěn)定。
2、導(dǎo)向葉片用高溫合金
導(dǎo)向葉片的第一級是渦輪發(fā)動機(jī)上受熱沖擊最大的零件之一。但由于它是靜止的,所受的機(jī)械負(fù)荷并不大。通常由于應(yīng)力引起的扭曲、溫度劇烈變化引起的裂紋以及過燃引起的燒傷,使導(dǎo)向葉片在工作中經(jīng)常出現(xiàn)故障。根據(jù)導(dǎo)向葉片工作條件,要求材料具有如下性能:足夠的持久強(qiáng)度及良好的熱疲勞性能;有較高的抗氧化和抗腐蝕的能力;如用鑄造合金,則要求具有良好的鑄造性能。
3、渦輪動葉片用高溫合金
渦輪工作葉片是渦輪發(fā)動機(jī)上最關(guān)鍵的構(gòu)件之一。雖然工作溫度比導(dǎo)向葉片要低些,但是受力大而復(fù)雜,工作條件惡劣,因此對渦輪葉片材料要求有:高的抗氧化和抗腐蝕能力;高的抗蠕變和持久斷裂的能力;良好的機(jī)械疲勞和熱疲勞性能以及良好的高溫和中溫綜合性能。鎢錸合金
4、渦輪盤用高溫合金
渦輪盤在工作中受熱不均,盤的輪緣部位比中心部位承受較高的溫度,產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。榫齒部位承受最大的離心力,所受的應(yīng)力更為復(fù)雜。為此對渦輪盤材料要求有:合金應(yīng)具有高的屈服強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度;良好的冷熱和機(jī)械疲勞性能;線膨脹系數(shù)要小,無缺口敏感性,較高的低周疲勞性能。