先進(jìn)航空發(fā)動機渦輪盤合金及渦輪盤制造

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1、先進(jìn)航空發(fā)動機渦輪盤合金及渦輪盤制造田世藩，張國慶，李周，顏鳴皋（北京航空材料研究院，北京!"""#$）摘要：渦輪盤是航空發(fā)動機的心臟。渦輪盤的可靠性主要取決于其坯件的冶金質(zhì)量，渦輪盤的完整性、均勻性和性能水平，還取決于所用合金及其坯件的熱加工和熱處理工藝的優(yōu)化。本文對先進(jìn)渦輪盤坯件，即純潔、均勻、細(xì)晶組織的高溫合金坯件制備三種工藝，以及渦輪盤零件鍛壓成形技術(shù)進(jìn)行綜合評述。關(guān)鍵詞：先進(jìn)航空發(fā)動機；渦輪盤；難變形高溫合金中圖分類號：%&!’()!*$；+,-,)-文獻(xiàn)標(biāo)識碼：.文章編號：!""$/$"$-（,""-）0"/",--/

2、"(動力系統(tǒng)是武器裝備的心臟，而動力系統(tǒng)發(fā)含量有所降低，仍保持較高水平（286!(8）。在展滯后的現(xiàn)象普遍存在。渦輪盤是航空發(fā)動機具<=/9:/9;基體中添加（-86!!8）的難熔元素>:有關(guān)鍵特性的核心部件。它的冶金、制造質(zhì)量和*?（%@）固溶強化（部分也形成碳化物和進(jìn)入!A，性能水平，對于發(fā)動機和飛機的可靠性、安全壽命從而提高其穩(wěn)定性）。沉淀強化元素.B*%=*

3、發(fā)動機研制和生產(chǎn)的中心環(huán)節(jié)和基礎(chǔ)。這("8。微量晶界強化元素9*D*E;（FG，+，>H，稀里所說先進(jìn)高溫合金的坯件，首先必須是純潔的、土等）添加，在用量、配比、組合和控制上更加精均勻的和細(xì)晶組織的。因為只有研制出這樣的坯細(xì)。合金化和相應(yīng)的熱加工與熱處理工藝的配件，并在先進(jìn)渦輪盤鍛壓技術(shù)和熱處理工藝的配合，保證合金在使用條件下有好的綜合性能，滿足合下，才能保證渦輪盤的完整性和可靠性、盤件組了設(shè)計的要求。與此同時，基體強度的提高使合織的均勻性、高的使用性能和最小的性能分散性。金的變形抗力加大，變形塑性惡化，熱加工溫度范在此基礎(chǔ)上，才

4、能在批量生產(chǎn)的條件下實現(xiàn)盤件圍變窄（有的合金僅64"5），材料（坯件）和渦輪質(zhì)量的穩(wěn)定和好的經(jīng)濟性。盤零件的成形十分困難。特別是復(fù)雜合金化導(dǎo)致，制備渦輪盤的大型!高性能航空發(fā)動機渦輪盤用高溫鑄錠（直徑’""6$""II）的嚴(yán)重偏析，合金熔煉、熱加工工藝的優(yōu)化控制十分困難。往往由于熔煉合金工藝控制不當(dāng)，生成以元素宏觀偏析為特征的低高性能發(fā)動機，一般推1重比為!2。設(shè)計上倍冶金缺陷造成報廢，以及熱加工過程嚴(yán)重裂紋，采用更高的渦輪前溫度達(dá)到34""5甚至更高。盤件完整性很難保證，使金屬收得率很低，成品盤因此，輪緣部分合金的高溫蠕變/持久

5、性能，以及件組織不均勻、性能分散大。渦輪盤零件的可靠擴散控制的組織變化過程必然成為渦輪盤合金研性、經(jīng)濟性達(dá)不到批量生產(chǎn)的要求。有的合金用制和選材的一個重要因素。同時一次壽命將達(dá)常規(guī)鑄鍛工藝無法生產(chǎn)，只能采用粉末冶金工藝!"""6-"""7，合金的長期組織穩(wěn)定性要更好。這進(jìn)行生產(chǎn)。些要求主要通過合金化來滿足。表!列出了研制西方高性能渦輪盤都采用粉末高溫合金，經(jīng)和生產(chǎn)的這類合金，無一例外都是高強度難變形歷了-"年發(fā)展，從技術(shù)進(jìn)步的角度大體上可分為的鎳基高溫合金。以下三個發(fā)展階段。和以往中等合金化的渦輪盤合金相比，這類,"世紀(jì)4"年代粉

6、末高溫合金的興起。最合金普遍加入了相當(dāng)數(shù)量（286!28）的9:。9;早進(jìn)入使用的合金為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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