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高温合金在涡轮发动机各部位上的应用及特点

Date:2019-04-12 10:53

  由于燃气轮机结构较为复杂,各部位温度和受力情况等,差别较大,因此对材料的要求和选用就各不相同。
1、燃烧室用高温合金
  燃烧室所受的机械应力较小,但热应力较大,对材料的要求主要有:高温抗氧化和抗燃气腐蚀性能;足够的瞬时和持久强度;良好的冷热疲劳性能,良好的工艺塑性(持久,弯曲性能)和焊接性能;合金在工作温度下长期组织稳定。
2、导向叶片用高温合金
  导向叶片的第一级是涡轮发动机上受热冲击最大的零件之一。但由于它是静止的,所受的机械负荷并不大。通常由于应力引起的扭曲、温度剧烈变化引起的裂纹以及过燃引起的烧伤,使导向叶片在工作中经常出现故障。根据导向叶片工作条件,要求材料具有如下性能:足够的持久强度及良好的热疲劳性能;有较高的抗氧化和抗腐蚀的能力;如用铸造合金,则要求具有良好的铸造性能。
3、涡轮动叶片用高温合金
  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,因此对涡轮叶片材料要求有:高的抗氧化和抗腐蚀能力;高的抗蠕变和持久断裂的能力;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。
4、涡轮盘用高温合金
  涡轮盘在工作中受热不均,盘的轮缘部位比中心部位承受较高的温度,产生很大的热应力。榫齿部位承受最大的离心力,所受的应力更为复杂。为此对涡轮盘材料要求有:合金应具有高的屈服强度和蠕变强度;良好的冷热和机械疲劳性能;线膨胀系数要小,无缺口敏感性,较高的低周疲劳性能。


高温合金的发展趋势和新技术
  为满足新一代的燃气轮机对高性能材料的需要,除在定向凝固铸造技术和单晶铸造技术等方面继续发展以外,粉末高温合金技术和新型的抗高温氧化、抗燃气冲刷防护涂层技术也得了广泛的应用。 粉末高温合金技术 FGH51粉末高温合金是采用粉末冶金工艺制备的相沉淀强化型镍基高温合金。该合金γ相的体积分数为25%-50%左右,其形成元素的原子分数为50%左右。合金盘件的制造工艺路线是采用真空感应熔炼制取母合金,然后雾化制取预合金粉末,进而制成零件毛坯。与同类铸、锻高温合金相比,它具有组织均匀、晶粒细小、屈服度高和疲劳性能好等优点,是当前650度工作条件下强度水平最高的一种高温合金。该种高温金主要用于高性能发动机的转动部件,如涡轮盘和承力环件等。

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