航空涡轮喷气发动机涡轮盘材料的现状及发展_图文

1、 粒 力 , 这 样 不 但 提高合 金 的 综 合 性 能 , , 并为 超 塑 性 成 型 创造 条件 ; 另 一 方面 加 大 锻 压 设 备 能 , , 发 展新 的 锻压 方 法 和 改 进锻压 工艺 以 满 足 肮 空工 业 的 需 要 涡 轮 盘 整 体 摘造 和 粉 末冶 金 如 多向 锻 、 无 砧座 锻 、 高速 模 锻 、 高能 高 速 挤 锻 以 及 分 区 模锻 等 。 国 外近 来 研 究 粉 末 冶 金工 艺 制造 大 型 涡 轮 盘 企 图 哀服 偏 析 等 熔 炼 合 金 的 缺 点 经 比 较 , 11 : 8 i m e t 7 0 材样 品 的 持 久

2、性 能 o C 铸 锻和 粉 末 挤压 U d 可 以 看 出 粉末 冶 金 法 挤 压 材 的 7 6 0 , 、 . 5 9 5 。 “ 0 % ; 而 铸 锻 材分 别 为十 几 小 时和 1 2 % 公 斤/ 毫 米 持 久 时 间 约 6 0 小 时 以 上 延 伸率 约 1 , , 。 合 金 几 乎消 除 偏 析 度提 高 1 5 % , 再 结 晶 温 度 提 高 长 期 稳 定 性 良好 同 时 还 表 现 出 粉末 冶 o C 金 法 制 成 的 合金 比 铸 锻合 金 的 开 始熔 化 温 度提 高 38 合金 也 有类 似 结果 屈 服 强 晶粒 度 均匀 , , 。

3、。 s A t r o l o y , 持 久 寿命延 长 一 倍 , 。 粉末 冶 金 容 易 获 得 小 于 5 拼 的均 匀 细 晶 粒 宜 于超 塑 性成 型 , 。 . 一 将 IN 1 0 0 制成 < 2 5 调整 晶 粒度和 时 效 , . , . S 拼 的粉 末 , 成 形烧 结 , 在稍 低 于 再 结 晶 以 下 的 温 度 挤 压 , . , 然 后 热 处理 , , , 119 能 与 铸件相 近 最 近 有人 研 究 一 种 性 能 是 当前 最 好 的 铸 造 镍基合 金 . , T R W V IA 成 分 为 0 13C 6 C r 。 7 6 C o

4、 , . 5 4 A I I T i Z o , M 5 8 W 0 所 得性 N 牌号 是 A S A e 和R , 、 、 N b H f r Z 、 B 等 , 制成 粉末 , , 最后挤 压 出 的样 品 , , 6 5 0 o C , 1 0 5 “ 公斤 / 毫 米 下 的 持 久 寿 命 超 过 6 0 小 。 时 , 六 倍 于 常 用 最高 强 度 的 合金 “。 比 本合 金的铸 态 提 高 几 十倍 , 经 热处 理 后 , 持久 寿命 可增 至 20 0 小 时 以 上 毫米 序 , 抗张 性能 比 铸 态 提 高 一 倍 , o C 抗 张 强 度分 别 为 19 其

5、 室 温 和 650 3 和 16 5 公 斤 / , 近 年 来还 发 展 铸造 涡 轮 盘 缩短 生 产 周 期 。 特 别 是小 型 涡 轮 盘 采 用 盘 和叶 片整 体 铸 造 , 可 以 简 化 生 产工 , 对 大 型 涡 轮盘 的 生 产 如改 用 铸 造 虽可 克 服 需 要大 型 锻压 设备 的 困 难 。 但 如 何 控制 晶 粒 度 , 保 证质 量 均匀和 长 期稳定 性 , 还 要 从实践 中找 出 答 案 综 上所 述 来 发展 的镍 基 , 当前 肮 空 燃气 涡 轮喷 气 发 动 机 所 用 的 涡 轮 盘 和 叶 片 材 料 , 还 只 是 就三 十 多 年

6、 冶 炼技 术 、 、 镍 铁 铬基 , 。 一 一 、 或 钻 基高 温 合 金 。 , 在 成 分调 整 、 组 织结 构 , 、 加工 工 、 艺等 方 面 研究改 进 等 各 种技术 措 施 没有 本质 上 的 飞 跃 。 为 适 应 涡 轮温 度 的 不 断 提高 于 是采 取 冷却 , 深根 可 以 看 出 材 料早 已 不 能满 足 航 空 事 业 日益 发展 的需 要 、 这 也 是 航 空 材 料工 作者 面 临 的 重 大 课 题 虽然 难 熔 金 属 如 妮 铂 合 金 有更高 的 高 温强 度 , , 高强 纤 维 或 定 向 共 晶 强 化 的 复 合 材 料 足 ,

7、 , 都 在设想 制 成 涡 轮 叶 片 等 部件 但 是 对 于 难 熔合 金 如 何 解 决 抗 氧化 保 护 和 高温 性 能长 期 稳 定 的难 题 ; 对 于 复 合 材 料如何 解 决 增 强 材 料 与 基体合 金 的相 容 性 , 以 大 幅度 地 提 高合 金 基 体的 高 温 性 能 如 何 对 纤 维制 备工 艺 , 、 复 合 工 艺 和 成 材 后 加工 接 合工 艺 等有 突 破 性的 技术 改 , 革 , 降 低成 本 改 进质 量 , 如 何 发 展相 应 的无 损 检 验 技 术 和 微 观 力 学 分 析 , 以 适 应 这种 新 型 材 料 在设计 方面

8、的 新要 求 等 都 有 待于 今后 作 较艰 巨 的 研 究工 作 。 参 l en so n i M il an so n 2 M , , M . 5 5 . M . B . a n d M a n s o n , 5 . 5 . 考 , N A 文 S A T 献 N 1 6 5 6 , ( 2 9 4 8 。 e t a l F a t f 夕u e . D a o a 夕e M e e h a n fs m ; , D e t e e t f o ”, 月口o id a , e e a n d R e P a f r A S T M S T P 4 9 5 , ( 1 9 7 1 2

9、 5 4 3 北 京航空 学 院发动 机 构造 教 研 室 航 空 涡翰发动机构造与零 件 强 度爵算 下 册 a n ra , e 月 e h ie v e 川 e n f s o f H 夕h F a t i夕。 e R e s f s t a o c e 4 L d g f M , , , ( 1 9 6 1 国 防工 业 出版社 d A ll o v s , A S T M 。 , . . , R W t a l s a ” 一 S T P 4 6 7 , , 3 . 。 . n er s V i t au ss 6 C l 7 依 田 速平 特殊 锅 l p H双 a 。 。 e B

10、 8 f a ers 9 W t eo no a 10 O o un 二 o 。 11 K p A a n d , . . , F J E W i b b e r , L s G , . G . , J 。 M e r a l s , 2 2 ( 1 9 7 0 , M a , y . 4 6 n 夕f n e e : 1 1 ( 1 . H “ fd . e to H f 夕 h T e二 P e r a tu r e M a te : fa l s, ( 1 9 6 9 。 1 1 7 , , 9 6 2 4 2 , . M B 皿p e e h e . , C o e “ 。a 刀、 ,

11、 、 e , M e r a : c 二 a刀。 n u e n 刀a o H . , 1 0 ( , M e T a 二二 y P . r H s几a T . 5 5 , ( 1 9 6 2 , 。 3 。 , 。 J a n d F r , J . C . l E 夕 Q 、 “o e . “a r t 1 9 7 0 , N o 2 , , 。 . K A B o o P o e 、 。e o P 。 二a P o o P o o e , 。 。 、e 爪a ,; P , , o 。 。 e 。, 、 e n , a o o 。, a 。, ( . 1 ( 1 0 6 1 0 0 . 1

12、 9 6 1 3 5 9 , . . , H H 巾 e l “ 。 。 、o 一 x 。 、 “ 、 e e 、 u e o e 、 二aP o o 、 、 o e , o re , 12 C tt ll 。 . H , R a A . . A t f o n o j n S , P r o P e 。 *i e s to M e , 0 5 *r “c u : e s , i r . ( 1 0 5 4 1 5 5 0 , A S T M ( 。 13 F lim rv n e 1 4 I i , , S P o l i d . l a n d o S , l u t o f t r e

13、n g t h e , n ” 夕 M . 1 5 3 ee a h 。 s协s , S o l id s , 1 9 6 0 1 7 , K . J , . e t 。 a J I S e D r u I 1 9 9 ( , 1 0 6 2 . , A e e o uzee 1 5 D l h ee 16 s g er , . A . J C 。 L , D i y t t e r e A e t a M e t 。 , 1 5 ( 1 0 6 7 , 7 2 7 . s l o c a t on an d M ee h a。 ea l P ro s 户e r tfe s o f 5 0 1

14、 d , ( 1 9 5 7 , e . d b y F i s h e r - , 2 4 3 。 17 er 25 M ill 。 B ees to n , , B . G A . E . . P a n . a n d r F e k o a n e e , L . K 。 。 , J . I n A n s f 。 M e t a l s , 9 6 ( 一 , 68 , 1 5 。 a d B e f n , W 。 A , l ”re r s c d i iP I 。a r , 夕A P P ro ae h ( 1 0 6 4 e d . b y B u r k e , 。 J ,

15、 5 9 。 J ( z 。 B e tt er i d ge , H , F , W . , J . G . . , T h , I S I e N c 附 。 。 , 1 9 6 5 , g F s 月110 夕 。 , ( z , s 。 1 2 5 。 u es 20 H gh so n 2 1 W ll 2 0 3 ( 1 0 1 9 a n d P i e k e r i n 。 B . , J I S . 5 , I 2 4 0 ( 1 , 6 6 , 28 。 2 2 f l P , 八 a H 双e 。 a nor 2 3 R y 2 4 N o rd h e im sin

16、2 5 M ih ali , D , M 。 . B . , M e o “ T O e , M . J M . ( , 2 9 6 7 N o , 1 1 5 . i J . 。 a n , k d S i l e M t a l S e , 4 ( 一 。 70 , 2 , 1 。 2 2 , 。 a n R . J R . a d r G a n t , N e r k , 。 J 。 , J . . , F . M r T e f a s , l 。 6 ( i , s今 , . 1 1 , 5 0 7 。 , n d D e e R a n s 月I M E t 。: e 2 1 8

17、 ( 1 9 6 0 26 F ine , , M . E 。 . , T h e R e l a t o n e ee b r, 。 , t h e S t r o e o o d e e M h a n e c a l P ro P e , t es o 该 f , 川 e ta ls o V , H l , l , ( 1 9 6 3 3 0 0 N P L 2 了 G l e iter ee er 28 D k . , Z . M e t a l l ., 儿 a l i s o , 5 8 , J , H 。 M . 3 0 6 ( 1 9 6 7 . R 。 . , T , R .

18、 F . N , C 。 . a n d H i h n , a ”5 . 月S M P r a , 2 6 , ( ( z , 69 , 4 8 1 。 an i or 29 M a ond 5 0 m m H e er t 3 1 G l i o e 32 C P l y , G , H 。 a n d J a m e s , A S T M S T 50 . 1 9 6 8 o Q a 2 6 2 。 。 M 。 a n d A n s e , l l . G S . , A , S M . o s 。 T , t , 5 7 ( 2 9 6 , 7 2 7 。 , A e t a M

19、e 。 , t , 1 5 . B H ( i , 67 . 1 2 2 5 . A 。 夕s , . M 。 a n d K e a r , T r a o s , I M E 2 3 9 ( 2 9 6 7 , S 。 54 , 。 e t er 5 5 G l i 3 4 F le ise h er u ar d 35 G o e 56 C P l y earson 5 7 P , , R , , . a n d 。 。 L o r H , A a n d W n H , R 。 W . b o g e n , E . , P h S t a t 。 5 0 。 1 , 1 2 ( 2

20、9 5 5 2 3 5 e t a M e s t r b e ., 矛 o k , 1 1 , J 。, 。 H 。 ( 2 9 6 5 。 r T a 2 0 3 , 2 1 5 ( 1 0 5 , , 8 0 7 . o , 月5 . A I , M E 9 , . M 。 . a n d K e a r , B 。 H S T r a ”s 。 A I M E 3 2 ( z , 67 。77 . M e ta s l ao d . 刀1 10 夕5 . B , A H a o d b o o k o f L a W t t i e e S P o e 夕5 a o d S tr u

21、e t u r e s o f , ( 19 5 8 so n 38 D y , D 。 J 。 a n d H o l m e s , W 。 , , J I S I 2 8 0 ( 1 9 7 0 , 劝 69 。 7 9 l pax 压 n a s , I a rg 40 K a ri s l B u s 42 Q i t , A , J , . . 月 H . V . e t a 皿 皿p 。 。 , 中M M I , l 一 ( 19 6 1 , 9 , 6 7 0 . , J . l . , s , . t M ( e fa s l , ( 1 9 7 2 3 0 、 . M 。

22、, T r a o s , Z 6 r T , . 1 0 5 A S M . t 1 9 6 9 , 2 ( , . S . . e W t a l r o . , M e . A u H r B e a o s . , . 8 2 5 . 1 9 7 1 , 7 s e o o lin 45 T oo lin 44 T son 45 G ib . . a ra n 46 K 口 只 7 B o :。 T e . , . . ara H 峨s K 且 只 a 3a P o , 49 H , 二, 。 0 5 K 。 , . P R , P S , T M . . C , . J H , 5

23、4 ( 1 0 5 魂 A , . . P a n R d ll o F P . , r o e . S T M , 5 2 ( 2 9 5 2 , 7 , ( , 1 9 7 0 e , . . a n R C d p h y U l t r a f 。e 一 夕r a io , ( M 1 9 6 6 3 e ta s l u bl B rk e 了 J 。 . . 3, , , , . 3 B e 二 p 。 坦 T e 众, , M , M . 几 M ., M , ( “ T O 1 0 6 M , 艳 2 , . C 江p . “ T O 1 9 6 2 。 . 4 0 . . ,

24、 艳 1 2 , , M . , “ T O M M , ( , . E P 封 T O “ T O , M , ( 1 9 6 6 , . . , C T M M , ( . t I ( 一 , ara , 月 只 5 1 K o n ds 5 y 2 m S , , C . . . , M “ . , J . . T O M A o s 1 9 6 4 . t . 掩 1 . , 顶 3 . , 6 幻 报 11 . 预 1 , , e M t a s l , . 4 5 5 8 . 2 7 o s H 1 6 ( 1 9 7 一 , . 艳 1 , 1 . . o ns 5 3 C ll

25、i e er e 54 B tt id g a e 55 H g l , H , W . E , W . C . , T . r a o s . A S M n , 2 6 ( . 1 0 6 9 5 2 a n d F r a n , A . , J . I k l i o s 。 t e M t a l s , 5 8 ( 1 9 5 7 4 7 3 . a n d B e a t t i e , . H J . , P r e c o, ta 亡 P P r o c e s s e s n ee s, S t l r I o n a n d S t e e n l I s ·

26、, t 9 ( 1 9 5 , , 9 8 . 。 e 56 F ll e 二 , 从二 a , 57 B 5 5 B e 二 H o o a 5, B etter idg e 60 G res h an e二 , u o a , 62 B E A . , M e t a l l o r 夕f a , 3 6 ( 1 9 6 1 2 5 7 - , . H . 3 , W . H E . 4 1 . C . H . a , , I J H d H n坦H u a 3 a p , B . r . B . , B r . , 万 , M ae . T p , 3 口 , a O M , 。 , e

27、 P , o ., 。 月e用 , ( . 1 9 6 0 . , 报 7 . 1 5 6 , o 。 , , . ” ( 2 0 6 2 . 顶 7 , 5 8 n S m it h a o, 从 p a te , a s f l . B r . , o , 。u e m e 川 a 刀 泥 。、 e , e “ e , a 二e P o a , 、, ( · 1 9 5 8 4 6 , . , e M . t a l s a ” , d u , M ( a o . 1 9 6 9 峨 33 C C 。 , C , 月 , 。 坦 M A H C P e O T H M , a 刀

28、刀 , P : 。: “ , o。, 。, O , ( 1 9 6 0 , . 预 5 . J T , 1 2 2 . a n 。 2 ro n B w a n d A u d B u l i n a , J . , H gh T e二 p e r a tu r e M a te , a s l , ( 1 0 5 , e d . b y H e h em an n , R . F · l t , G . B . A 。 M . , 3 8 . l 。 n 63 E w i g un 4 6 S , R , . e t a , J r a . M a t e r . , 5 ( 1

29、9 7 0 , 6 5 1 。 . C , H , M . J . e . t T . , ”5 1 . W . W ( z 盯 0 . , 1 5 8 1 . . 65 B ea ttie a n d H a g e , l , T C r a o s , , 2 2 1 ( 1 0 6 1 2 8 . A I M E ea e 66 B tti ro u p t 67 S a o 65 S b l ea e 69 B tt i sm 70 M ih a li , , , G . H . J P J . . a n d H a g e , l . C . . A , T r a o s .

30、A I M o E , 2 3 3 ( 1 9 6 5 , F , 2 7 7 . b , 3 5 ( 1 9 6 9 . . a n d P u g l i e s e , L , M e . t P r 夕 5 ., 9 3 ( 1 0 6 5 e , 。 6 . . P . a n d S t r i e k l e r , R , . , P h . a . 夕5 S t t . , 0 1 ., , 4 9 ( 1 1 , . H J . a n d V e r s n y d e r . R . R F L . , . 丁r a o s 月S M r a o s . A I M E

31、 , , 1 0 5 7 8 8 3 . , J . R . K . C P . L . B . a n d D e e k , e r , , 2 1 5 ( 1 9 6 0 . 5 0 7 T e ea e 71 M t lf u lli v an 72 S o o dy a tt W o e 7 4 F l y , , ( 7 5 , . F , I . r o o A g e , 1 8 2 ( 1 9 5 8 , M . J . . 7 2 a n d a D n a e h i e , M , e t a s l E o . g , Q o a , t 。 , , 1 1 ( 1

32、9 7 1 o N , . , 。 1 , . R e t a . , l T r a ”5 . . V N A . I , M E e t a M 2 3 6 ( 1 9 6 6 5 1 , , M a , y 8 1 . a n d K r i v o b o k , l P r o . g , 了 一 (z, 57 ar er 75 B k t 76 S rou p a bot 77 T l u v an 75 S lli ar 7 。 C l k e en ry 50 M H , , J . F . P . . J e t a . l , J e a . M x e t a . R ,

33、 D s , l . A . E . , 2 2 ( 1 9 7 0 , . 3 1 , 2 1 ( , A S M 火 , 1 9 6 9 a n d H e o , . J M e t a l : 峨 6 . , , . M . C P . A a n d F u r m a n , T r a ”5 . S 4 ( 1 , 55 一2 0 . , 1 1 ( 2 0 7 1 . 6 4 8 N o v . , i 。 , . a n d a n D a e h i e , M 。 J . , M e t 口 5 1 E n 夕 , . Q 1 5 . o art., , , . C ,

34、. a n C d . I w a n s , 。 . B , T k i J r a ”5 . A I M E , D 2 ( , 1 9 5 9 8 6 。 H . 。 T e t a . l , M e t . P r o . g , 4 8 ( 1 9 6 3 e e 51 夕8 S u lly , A a n H d e H a l , J . , R e s e a r e h , ( 1 9 4 8 , 2 2 8 . d eou t 8 2 R i as 53 D o ese h 54 B ur ph y 55 M s 56 5 im 1 ih a l is in 57 入 ,

35、 , . D K , , , . C . 5 . e t a . l , T , a ”5 . . A A I , I M E . S , E , 1 9 1 ( 2 0 5 1 , 0 5 2 , 8 7 2 . 2 0 7 . e t a . l , T r a n : M 1 9 5 ( 1 . J . H . J . a n d W S . l l a n e , y J . e M , 1 3 t a l P r o ., 夕 , , 6 8 ( 2 9 6 4 . 挑 1 , 1 0 9 - . e t a , J , e M t a l s ( 2 9 6 8 峨6 . , J

36、. M . R . J . E e t T e t a s , l . , T , 1 8 r a . 1 1 1 9 , , . 3 9 9 ( 1 0 6 6 , J . . a l 。: . A . F , I M . L , E a N , 3 9 2 4 2 ( , 1 , 65 1 7 8 2 ea e 55 B tti s 。 , H a a n d V e r s n y d e r , t . o r e , . 2 0 8 ( 1 9 5 6 , o 220 R 1 , M t . e r , 夕 B ., 7 4 ( 2 9 7 1 , l l u z z a n e .

37、 掩 7 . , J . , B . , J , F . J a n . J D . H . M 。 d e t a l s , 2 , 1 ( 1 , 69 。 , . , 摊 20 , 2 , . . 3 4 . o eseh 。1 B ro u p 2 t 9 S , W , J . P . J . . a n d a n C e H a e a d o x a , J . M , 2 1 e as 万 tl e t a s l , 1 0 6 2 1 ( 1 9 6 a n , P . A , 2 1 ( 1 9 6 9 d 顶一 0 . 顶 10 , . 4 6 re s on 93

38、 C m i i e a er 9 峨 S h l tt u td er h a ar 9 5 A r a ez 。6 D y k e a er 67 S h l tt , , , W , . R . R . W . W . , J . S . . e t a . l , J , e M f a l s ( 。 P , , . 挑 20 * , 5 7 , 5 5 , B . B l R a s t o F r o a c e 。d S r e e l l a , ( 1 0 6 . 。 , l , . , , M e t a l P r o 夕 , ., 9 3 ( i o e s , ,

39、M . M e t a l P , r o . g 7 9 ( 1 9 6 1 , 挑 2 7 艳 6 .5 , . , 1 5 5 . 6 5 e R t a : l 2 4 ( 1 9 7 2 . , 艳 5 幻 , 8 2 6 , . ern er 98 S P arrae 9 lo u gh 9 B o o 10 0 W d ” 101 d , F , . D R . , u 。二 e c h o fk 犷a 掩 T . K C n d o , 1 1 ( 2 0 6 . , 报 7 . 。 1 9 5 , . , J o k , I , S I . R 2 0 7 1 9 6 ( ,

40、 t o l l . a . M , M C e “r g f a , 6 7 ( 一 965 , 1 0 , . a r n e a , S e c o l 。 e , 。a o o a * ti I S . 夕二 0 , E l e e t r o s l a 夕 R e, ., e r n夕 l 丁ech 一 M C g i e l l o n U n i v . , , 1 , T , C 。 ( 1 9 6 9 10幻 K e lle y 103 E llio tt , . N . F . M . D R . . a n d K a . l . , l l , e i n , H e a l . t 。 J . , M e * a l P r o ., 夕 1 0 1 2 0 ( 1 0 7 , 幻 . e t M e M e t a : E r : E ” 夕 . . , Q 2 , “a r t . , ( 1 9 7 0 . 挑 3 .2 , 峨6 . 顶 , , . 9 7 204 O h la k 105 M uz y k a 206 D eR id der J , e t a r T a n : , ( 1 9 7 1 1 90 , . , . 1 2 . , M l 。 夕 . Q