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精密合金和单晶精密合金的发展方向

定向凝固柱晶精密合金的最大特点是消除或基本消除了垂直于应力轴的横向晶界,并具有<001>取向的低模量。自20世纪60年代以来,对定向凝固柱晶合金进行了大量研究,柱晶合金获得了充分发展。在MarM200合金基础上研制成功的PWA1422定向柱晶合金,不仅具有良好的中、高温蠕变断裂强度和塑性,而且抗热疲劳性能提高约5倍,在先进航空发动机上获得了广泛应用。

电热合金


采取定向凝固工艺,优化定向凝固参数,就可以制备出质量合格的定向柱晶精密合金和单晶精密合金。从等轴晶铸造精密合金发展到成分相同的定向凝固柱晶精密合金,使用温度提高了20℃~25℃。各先进国家包括美国、俄罗斯和英国,以及我们国家都投入了大量人力和物力,开展定向凝固柱晶精密合金的研制与生产。到目前为止,已发展出第一代、第二代和第三代定向凝固柱晶精密合金。


在定向凝固柱晶发展的基础上,将工艺稍作调整就可以生产消除所有晶界的单晶精密合金,使精密合金的使用温度较相同成分的定向柱晶合金提高约30℃。20世纪70年代,因合金化理论和热处理工艺的突破,单晶合金进入了快速发展阶段。到目前为止,已发展出第一代、第二代和第三代单晶精密合金,后一代单晶精密合金的使用温度都较前一代提高30℃左右。

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第四代单晶精密合金也已研制成功,正准备用于先进航空发动机。当代先进航空发动机几乎都采用单晶精密合金制作涡轮叶片。美、英、俄、法等国正在研制F119、F120、GE90、EJ2000、M88-2和P2000等推重比为10的发动机,均采用了单晶精密合金制成的涡轮叶片。20世纪80年代末,中国航空材料研究院开始小批量生产供设计试验用的单晶涡轮叶片。


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