粉末高温合金研究进展与应用

粉末高温合金由于特有的组织与性能已成为制造先进航空发动机涡轮盘的优选材料.为提升航空发动机的使用性能及可靠性,对粉末高温合金从材料、制造技术到涡轮盘的工程化应用进行全面和深入的研究,在粉末盘相应的关键技术上取得突破性进展,确立粉末盘制备的工艺路线,并制定工艺与检测的技术文件.为缩短研制周期,优化工艺过程.数值模拟技术也在粉末盘制备过程中得到广泛应用,并取得初步验证实验结果.     

涡轮盘用高温合金的应用研究

本文叙述了几种涡轮发动机涡轮盘用高温合金的失效事例、冶金缺陷、应用性能及寿命预测。广泛的研究表明,屈服强度低、粗晶粒尺寸、冶金缺陷的存在是造成涡轮盘用高温合金早期失效的主要原因。通过本文,我们能够用模拟试验结果计算涡轮盘的寿命。     

美国为涡轮盘研制出新一代粉末高温合金

刚刚进入21世纪,美国相继推出了用于燃气涡轮发动机涡轮盘的新一代粉末高温合金A lloy10、ME3和LSHR。3种合金的化学成分见表1。表1新一代粉末高温合金的化学成分(wt%)合金牌号C Cr Co W Mo Ti A l NbA lloy 10 0.04 11 15 5.7 2.5 3.8 3.8 1.8ME3(平均值)0.055 14 18.523 1.75 2.85 4.5 3.5 1.65LSHR 0.03 13 21 4.3 2.7 5.5 3.5 1.5合金牌号Ta H f Zr B其他A lloy 10 0.9 0.1 0.03ME3(平均值)2.25 1 0.082 0.03 Fe,Mg,Re,V<6.6LSHR 1.6 0.05 0.03 A lloy10是美国Textron-Lycom ing公司(现在的Honeywell公司)在AF115基础…     

先进航空发动机涡轮盘合金及涡轮盘制造

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.     

粉末高温合金的应用与发展

详细分析了近年来国外粉末高温合金的发展和应用情况,并对合金的特点、研究方向和应用发展动态等问题进行了较深入的评述。在此基础上,介绍了国内粉末高温合金的研制进展现状,对现存的问题进行了认真分析,并提出了相应的对策和解决方案。     

粉末高温合金盘件的应用和发展

简要介绍了目前国外粉末高温合金涡轮盘的应用情况及未来盘件合金的研制方向和发展趋势，较详细地介绍了北京航空材料研究所粉末高温合金研制中的几个技术关键问题及所取得的突破性进展。     

涡轮盘用变形高温合金在俄国的发展

本文简要介绍了俄国涡轮盘用变形高温合金的发展概况,列出了一些合金的成分和性能,其最高工作温度可达850℃,这个合金系列均可采用传统的熔炼加变形工艺生产涡轮盘,且其质量和性能水平可与粉末涡轮盘相比美。     

FGH96粉末高温合金涡轮盘淬火过程界面换热系数的研究

以试验方法研究了FGH96粉末高温合金涡轮盘在空冷、风冷和油淬等条件下的表面换热行为,进而反算求解得到了界面换热系数,并将其应用到实际盘件热处理过程的数值模拟当中。结果表明,油淬条件下的界面换热系数远大于其他两种冷却方式,其最大值约为空冷换热系数最大值的10倍。现有工艺适合文中涡轮盘的热处理,淬火应力低于材料对应温度的屈服强度。     

喷射成形技术在涡轮盘高温合金中的应用

喷射成形是一种新型快速凝固技术,采用这项技术制备的镍基合金,具有细小、球状的晶粒和均一的组织,从而提高其性能。本文综述了喷射成形技术在涡轮盘用镍基高温合金中的应用及其发展与研究现状。     

新型涡轮盘及叶片材料—低偏析高温合金

低偏析技术是我国高温合金研究和发展中的一个重要突破,并且处于国际领先地位。该技术主要通过控制P、Zr、B、Si的含量,以降低高温合金中的凝固偏析,提高合金的使用性能和改进某些工艺性能,如定向工艺和热加工工艺等,因此,可以利用低偏析技术,发展出一系列性能优良的新一代高温合金。     

高温合金双性能整体叶盘铸造技术

介绍铸造高温合金双性能整体叶盘的铸造工艺,包括双性能合金材料的选择、整体叶盘组织的形成方法、控制措施和浇注工艺参数以及热处理制度对双性能整体叶盘力学性能的影响.结果表明,当浇注过热度△T=160～290℃,铸型搅动转数n=K 270～K 300(rpm)时,整体叶盘叶片为定向柱晶组织、轮盘为等轴晶组织,初步获得双性能叶盘的热处理制度为1180℃/2h 1230℃/3h,AC 1100℃/4h,AC 870℃/20h,AC.     

FGH96亚尺寸粉末冶金盘低循环疲劳寿命可靠性分析及试验研究

本文首先介绍了亚尺寸粉末冶金盘的特点,接着采用一种适合于亚尺寸粉末盘寿命可靠性的预估方法,得到了考核部位的寿命概率分布并对参数敏感性进行了分析,最后对某亚尺寸粉末冶金盘试验件的低循环疲劳试验进行了研究。结果表明,本文采用的寿命可靠性预估方法是切合实际的。     

FGH96粉末高温合金亚尺寸轮盘研制及试验验证

粉末高温合金涡轮盘是高推重比航空发动机研制的关键。由于粉末高温合金材料的特殊性,为了保证粉末高温合金轮盘的可靠性,需要修正传统轮盘强度和低循环疲劳寿命设计技术并进行验证。本文设计了亚尺寸结构的粉末高温合金轮盘,并对其进行了计算及分析,最后在试验器上进行了试验验证。该亚尺寸轮盘研制成功对高推重比涡轮盘的研制有重要意义。     

粉末高温合金超塑性等温锻造技术研究

对FGH96合金超塑性及等温锻造工艺进行了研究,结果表明,FGH96合金经晶粒细化处理后,在1020～1100℃,具有良好的超塑性;FGH96合金超塑变形时流变应力比热等静压后直接变形时显著降低,在1050℃以1×10-4s-1进行恒应变速率压缩变形,其流变应力只有60MPa左右;将FGH96合金超塑性变形应用于大型涡轮盘的等温锻造,使小设备超塑性等温锻造大型涡轮盘锻件成为可能.     

高温合金整体叶轮铸造技术的研究进展

评述了高温合金整体叶轮铸造技术的发展现状,介绍了高温合金整体叶轮铸造合金材料的发展,重点阐述了高温合金整体叶轮细晶铸造技术及双性能整体叶轮铸造技术,并指出了高温合金整体叶轮的发展趋势及应用前景。     

粉末高温合金FGH96惯性摩擦焊接头室温CTOD测试与分析

FGH96是采用损伤容限设计思想研制的新型粉末高温合金,是满足高推比、高燃效发动机使用要求的涡轮盘、环形件和其他热端部件的理想材料。FGH96惯性摩擦焊接头的CTOD值小于母材,其断口的韧窝小于母材。母材和接头断裂路径均为穿晶断裂。     

热等静压温度对新型粉末冶金高温合金显微组织的影响

研究了不同热等静压温度下某新型粉末冶金高温合金的显微组织,重点分析了热等静压温度对热等静压态合金锭坯晶粒度、残余枝晶和粉末原始颗粒边界(PPB)以及γ′相的影响。研究结果表明:热等静压温度为1140℃时,获得不完全再结晶组织,存在明显的残余枝晶和PPB,γ′分布不均匀,尺寸、形态各异;热等静压温度为1180℃时,获得较均匀的再结晶组织,残余枝晶和PPB基本消除,γ′分布较均匀,晶内主要为"田"字形,而在晶界呈长条状。     

双辐板涡轮盘结构强度分析

对双辐板涡轮盘的结构特点和工艺难点进行了介绍,通过与传统涡轮盘进行对比阐述了双辐板结构的先进性,并应用有限元分析软件对传统涡轮盘和双辐板涡轮盘进行了强度分析。结果表明:双辐板涡轮盘在强度和质量方面具有优势,对双辐板涡轮盘未来的研制提出了设想。