航空铸造涡轮叶片合金和工艺发展转载航空铸造涡轮叶片合金和工艺发展转载
20100326231437分类：【发动机】标签：字号大中小订阅摘要针对航空发动机涡轮叶片的工作环境和使用要求，介绍了提高涡轮叶片耐温能力的两种途径，即加强叶片冷却和提高叶片材质自身的耐温性能。文中着重评述了用作叶片材料的合金及其制造工艺的研究进展与发展趋势。关键词涡轮叶片高温合金熔模铸造定向凝固单晶叶片1前言随着航空技术的发展，对航空煤气涡轮发动机的综合性能提出了更高的要求，为满足高推重、低油耗的性能目标，各国除了采用高涵道比和高压比的技术手段外，还采用了提高涡轮进口温度的方法。提高涡轮进口温度，对改善发动机热力循环性能，提高推重比有很大的作用。由于各国大力发展涡轮技术，涡轮进口温度提高很快见图1。现代航空燃气涡轮发动机的涡轮进口温度已高达1900℃一2100℃左右。
涡轮进口温度的提高，意味着涡轮叶片将在更加恶劣的条件下工作。为此人们在涡轮叶片设计、高温材料的研制、冷却方法研究及表面涂层等方面作了大量的工作，定向结晶、单晶高温涡轮叶片也就应运而生了见图2。涡轮叶片是航空发动机的关键零件，其承受温度的能力是评价发动机性能和决定发动机寿命的极其重要的因素。为了使涡轮叶片获得高耐温能力，应从两方面进行研究，一方面是铸造工艺，由于目前已发展的高效冷却叶片具有非常复杂的形状和结构，因此对其铸造方法和工艺的要求越来超高；另一方面是叶片材质自身世能的改善或提高，这包括研究合金成分、制造方法、处理工艺等等。本文针对这两方面的内容，着重概述冷却叶片结构的发展，以利于铸造工作者能够从铸造高效率冷却叶片出发，研究相适应的铸造工艺。另外，重点评述近年来用于涡轮叶片的耐高温合金及其制取工艺的研究进展，并在此基础上，对叶片材料及工艺的发展趋势作一点肤浅的讨论。
f2定向结晶、单晶高温涡轮叶片及其研制定向结晶、21发展简介美国普惠公司在六十年代中期发明了高温合金定向凝固技术，采用该项技术，可以生产出具有严格结晶位向001的柱晶、单晶组织叶片零件。定向结晶叶片在定向凝固过程中，可消除垂直于最大主应力轴的晶界，减少铸造冶金缺陷、热强性和热稳定性得到显著改善。资料表明，使用定向结晶涡轮叶片，就材料本身而言，能使涡轮进门温度提高20～60℃，美国率先在航空燃气涡轮发动机上使用了定向结晶涡轮叶片，如JT9D70、TF3D9100、F100PW100、PW4000及V2500r