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精密高温合金材料在航空涡轮叶片生产中使用

精密高温合金材料是现代航空航天重要的金属材料之一,在很多航空材料选择上都会优先使用精密高温合金材料。飞机涡轮叶片采用精密高温合金材料生产非常普遍。飞机涡轮工作叶片是涡轮发动机上最关键的构件之一,虽然工作温度比导向叶片要低些,但是受力大而复杂,工作条件恶劣,因此对涡轮叶片合金材料要求非常高,精密高温合金材料需要抗氧化和抗腐蚀能力,而且高的抗蠕变和持久断裂的能力,还需要良好的机械疲劳和热疲劳性能以及良好的高温和中温综合性能。

电热合金

涡轮叶片用材料最初普遍采用变形高温合金材料。随着合金材料研制技术和加工工艺的发展,铸造高温合金材料逐渐成为涡轮叶片的候选材料。美国从20世纪50年代后期开始尝试使用铸造高温合金材料涡轮叶片,前苏联在60年代中期应用了铸造涡轮叶片,英国于70年代初采用了铸造涡轮叶片。而航空发动机不断追求高推重比,促使国内外自70年代以来开始研制新型高温合金材料,先后研制了定向凝固高温合金、单晶高温合金等具有优异高温性能的新材料。其中单晶高温合金材料成为目前主流的涡轮盘材料。

电热合金

单晶高温合金是在等轴晶和定向柱晶高温合金基础上发展起来的一类先进发动机叶片材料。20世纪80年代初期以来,第一代单晶高温合金PWA1480、ReneN4等在多种航空发动机上获得广泛应用。80年代后期以来,以PWA1484、ReneN5为代表的第二代单晶高温合金叶片也在CFM56、F100、F110、PW4000等先进航空发动机上得到大量使用,目前美国的第二代单晶高温合金已成熟,并广泛应用在军民用航空发动机上。90年代后期以来,美国研制成功第三代单晶高温合金CMSX-10。之后,GE、P&W以及NASA合作开发了第四代单晶高温合金EPM-102。法国和英国也分别研制单晶高温合金,并实现了工程应用。


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