IMI公司的几种高温钛合金

英国IMI钛有限公司研制高温钛合金已有30余年历史,发展了一系列有专利权的高温钛合金应用于航空燃气涡轮发动机,其工作温度分别达到300～600℃。该公司最早重视添加硅对提高高温性能的有利影响,导致发展了α+β和β热处理状态的近α合金。IMI公司面临的挑战是进一步提高钛合金的最高工作温度,实现满意的拉伸、疲劳和蠕变强度,并结合发展可焊性,可加工性,金相稳定性和抗氧化腐蚀性。     

苏联航空燃气涡轮发动机用材梗概

六十年代以来,苏联航空发动机获得了较快的进展,近年来又出现了高推重比燃气涡轮发动机,所选用的材料也有很大变化,下面仅就苏联航空燃气涡轮发动机用材情况,作一简要介绍。 一、轴向式压气机用材料 进气装置 根据进气装置所承受温度的高低,选择不同材料。例如,承受温度t≤250℃,选用硬铝板材;t≤500℃时,改用钛合金板材;t>500℃时,则选用1X18H9T不锈钢板材。 压气机盘 也是根据承受温度的高低和其它工作条件,选择不同的材料,经模锻和机械加工而成。承受温度在250℃以下的压气机盘,采用的材料是АК2、АК4-1、ВД17铝合     

热障涂层性能检测技术发展现状

1 前言提升涡轮进口温度是提升航空发动机推重比的重要途径.国内外研究表明,在维持其他条件不变的前提下,涡轮进口温度每升高50℃,可提升航空发动机推力7%~8%.随着技术不断发展,当前最先进的涡扇航空发动机的涡轮进口温度已经超过1900K,该温度远超常用高温合金材料的熔点.因此,如何提升航空燃气涡轮发动机热端部件的耐高温性能成为航空发动机发展的焦点问题之一.从20世纪50年代至今,国内外众多科研工作者针对这一问题开展了大量研究,最终形成了提高航空发动机涡轮叶片耐久性与可靠性的3大技术:高温合金等耐高温结构材料技术、高效气冷技术以及热障涂层技术.     

600 ℃高温钛合金发展现状与展望

钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀性能和低温性能好、热强度高等优点,是航空航天工业中重要的结构材料。同时,相比于铝、镁轻合金,钛合金高温性能优异,因而在航空发动机耐高温部件中也有着相当大的应用潜力。1954年,美国研发出了第一种实用型高温钛合金Ti-6Al-4V,高温长时使用温度为300～350℃,综合性能良好,在之后的很长一段时间内被广泛使用。随着航空航天工业的不断发展,尤其是航空发动机的发展,其他各国也都相继研发出了一些使用温度更高的高温钛合金,直至1984年,英国开发出了世界上第一个使用温度达600℃的高温钛合金IMI834。IMI834的典型特点是在原有的近α型高温钛合金Ti-Al-SnZr-Mo-Si体系中加入了0.06%C,扩大了两相区的加工窗口,优化了组织。在此之后,美国于1988年在原有高温钛合金Ti-6542S的基础上通过调整一些合金元素的含量也获得了一种实用温度为600℃的高温钛合金Ti1100。1992年,俄罗斯在BT18Y的基础上用5%的高熔点W代替1%Nb也开发出了一种达600℃的高温钛合金BT36。而国内高温钛合金起步相对较晚,前期以仿制为主,后逐渐形成了以添加稀土元素为特色的高温钛合金体系,典型的有中科院金属研究所和宝钛集团研发的Ti60和西北有色金属研究院自主研发的Ti600,它们的实际使用温度均为600℃,综合性能优异。总体来说,目前高温钛合金的使用温度很难突破600℃,主要是由于使用温度高于600℃时合金的热强性与热稳定性难以匹配协调,并且合金的抗氧化性急剧下降,表面氧化严重,导致合金热稳定性以及疲劳性能下降,甚至可能使航空发动机高压压气机部位的零部件存在"钛火"的风险。本文综述了国内外600℃及600℃以上的高温钛合金的发展现状。重点介绍了美国的Ti1100、英国的IMI834、俄罗斯的BT36、中国的Ti60、TG6和Ti600(600℃高温钛合金)以及中国的Ti65和Ti750(600℃以上高温钛合金)。总结了各国发展高温钛合金的思路,指出了限制高温钛合金向更高使用温度发展的瓶颈并提出了可能的解决途径。从控制α2相大小、形态、含量以及改善热加工工艺的角度对未来高温钛合金的发展进行了展望,以期为进一步提高高温钛合金的使用温度、优化高温钛合金性能提供指导。     

定向凝固涡轮叶片合金DZ22

一、前言 定向凝固DZ22镍基高温合金是为我国先进的航空燃气涡轮发动机研制的叶片材料,作涡轮工作叶片可用于950～1000℃,作导向叶片可用于1000～1050℃,其化学成分与美国的PWA1422(即DS Mar-M200+Hf)合金基本相同。     

一种抗高温氧化的新型可控热膨胀高温合金

—种抗高温氧化的新型可控热膨胀高温合金可控热膨胀高温合金是航空燃气发动机很有用的材料，其尺寸稳定，在广泛温度范围内使转子和静子之间的间隙保持最小，以提高燃气涡轮发动机的热效率。在目前先进航空涡扇发动机中无论是被动间隙控制或是动间隙控制技术中，涡轮机匣...     

变形高温合金参考资料

兹将苏联在航空用变形高温合金领域的进展情况图示于后,供参考。制作发动机涡轮工作叶片用的镍基棒材合金,见图1a——各合金在950℃时,100小时持久强度值和图16—20 Rrc/MM~2持久强度下,各合金的工作温度。制作发动机燃烧室和加力燃烧室系统     

高推重比航空发动机用新型高温钛合金研究进展

综述了我国航空发动机用高温钛合金材料体系的发展状况。针对未来高推重比航空发动机对新型轻质耐高温结构材料的需求,重点介绍了TiAl合金和SiC纤维增强钛基复合材料2种关键的新型高温钛合金国外研究进展和应用情况。目前我国航空发动机主要应用的是α+β型钛合金,工作温度均在500℃以下,在更高温度使用的近α型钛合金(如600℃高温钛合金)尚处于研发阶段。国外对TiAl合金的研究已近20年,在航空发动机领域已公开报导了10多种TiAl零部件,并且完成了地面装机试验,试验结果非常理想。SiCf/Ti复合材料在航空发动机上的典型应用是叶环类和轴类零件,美、英等国均研制出了多个零部件,并进行了发动机考核试验。TiAl和SiCf/Ti复合材料将是新一代高推重比航空发动机用的2种关键结构材料。     

热冲击试验器的消声

“热冲击试验器”即“单管试验器”,由燃气涡轮发动机中的一个燃烧室构成,是对航空发动机的热端部件进行模拟试验的一种必不可少的试验装置。单管试验器(全尺寸燃烧室)在作燃烧冲刷试验时,一般燃气温度可达900～1093℃,燃气     

90年代发动机用材预测

哥尔哈姆先进材料学会在调研基础上经过分析认为,航空燃气涡轮发动机工业至少到1989年是稳定的,钢、高温合金、钛以及其它高性能发动机材料的消耗量会大于130万磅。目前估计,高温合金占发动机重量的41.5％,希望保持这个水平。居第二位用量最多的材料是钢。镁到90年代末将从涡轮发动机中消失。在此期间,聚合物和聚合物复合材料可望增长最快,估计从当前的2％增至5.7％。聚合物的潜在用途是在涡扇发动机中的风扇部分。而且已在发动机中温度低于500℃的区域代替钛零件。其他材料有陶瓷复合材料用的氧化钇增稳的氧化锆热障涂层和密封涂层。     

燃气轮机抗热腐蚀DD8单晶叶片材料及其应用研究

一、概述 抗热腐蚀单晶叶片材料DD8合金的研究工作,是西安航空发动机公司与金属研究所在共同研制WS9G2(13000马力)燃气发生器高压二级涡轮叶片材料DZ38G定向凝固叶片工作的基础上,为开发研制WS9G3(15000马力)燃气发生器涡轮叶片材料时,由设计部门提出来的。     

不同元素对镍基合金铸态组织的影响

镍基单晶高温合金是一种应用于航空发动机涡轮叶片的重要合金,镍基单晶高温合金能够在航空发动机涡轮叶片工作时的恶劣工况条件下获得良好的使用性能。镍基单晶高温合金的性能与镍基单晶高温合金的凝固组织有着密切的联系,为获取更好的使用性能需要了解不同元素对镍基单晶高温合金铸态组织的影响,并以此为基础开发出性能更好的镍基单晶高温合金用,以提高航空发动机的性能。     

GH99与ЭП693合金板材标准比较

ＧＨ９９与ЭП６９３合金板材标准比较北京航空材料研究所王炳林ＧＨ９９是我国冶金与航空工业部门大力协同自行研制的一种用于航空燃气涡轮发动机加力燃烧室简体的时效强化型镍基合金。该合金已成功地在多种现役发动机中使用，对于减轻发动机的重量具有很大意义。ＧＨ９...     

英国航空钛合金锻件的质量控制

近几年来,通过对英国罗·罗公司材料技术条件的研究和英国钛合金锻件的解剖分析工作,证实英国航空钛合金锻件的质量水平较高。他们的质量控制办法也是有效的。现以斯贝发动机Ti-679合金的压气机盘和隔圈锻件为例,对英国α+β钛合金航空锻件的质量控制方法作一简要分析,以供国内借鉴。 合金化学成分的内控规范 英国生产钛合金锻坯的帝国金属公司(IMI)十分重视一次自耗电极的制备质量,除了制备电极的原材料有技术标准外,合金元素的加入方法已不采用传统的“合金包”方式,而是采用合金元素和钛颗粒在滚筒中大混料的方法,使组成一次自耗电极的每个小块电     

一种粉末镍基高温合金

80年代中后期前苏联定型了一种用于800℃以下工作的燃气涡轮发动机涡轮盘和压气机盘的3Ⅱ741Ⅱ粉末镍基高温合金。该合金的化学成分等要求,分别列于表1～6。     

冶金标准问答(三)

问:HB5332《航空用GH99合金冷轧薄板技术条件》中规定的供应状态(固溶处理)的室温抗拉强度不得大于1130MPa,批生产有些炉批出现大于1130MPa,能否放宽?此外,经固溶加时效处理后,要求900℃,118MPa应力下,断裂时间不得小于23h,其依据如何? 答:GH99合金是我国冶金部和航空部有关院(所)和工厂在没有现成的技术资料的情况下,自行研制的时效强化型镍基板材高温合金。近10年来,GH99合金已成功地用于多种较先进型号的航空燃气涡轮发动机。其年产量正在逐步增加。     

冷却速度对K3合金组织和性能的影响

一、前言 铸造高温合金在航空燃气涡轮发动机上作导向叶片和涡轮叶片材料已得到了广泛的应用。对镍基铸造高温合金的大多数研究结果表明,镍基铸造高温合金机械性能的显微结构特征受着铸造工艺参数的影响。我们的研究工作证明,铸造高温合金的组织和性能对铸造、结晶条件的变化相当敏感,即使同一零件不同     

航空发动机热电偶冷端温度检测电路设计

航空发动机涡轮后燃气温度是发动机重要的性能参数,涡轮后燃气温度通过镍铬-镍铝元件组成的热电偶来测量。本文分析推导了热电偶测温公式,阐述了热电偶测温原理,在此基础上设计冷端温度检测电路,经应用于某型航空发动机检测系统证明,效果非常理想,很好地满足了实际工程需要。     

性能优异的铁基高温合金

30多年来,在高温合金领域内,人们主要致力于高强度的Ni基合金的发展,而对用在燃气涡轮发动机高温零件的铁基合金,则几乎没有什么兴趣了。 然而,美国为节约短缺的战略元素,由NASA刘易斯     

涡轴六发动机Ⅰ级燃气涡轮叶片断裂失效分析

一、概述 涡轴六发动机是直八飞机的动力装置,有两级燃气涡轮,都是涡轮盘和叶片为一体的整体件。涡轮最高转速为33000转/分,材料为变形GH71O合金,相似于美国Udimet710合金。 010号发动机在100Oh长期台架试车过程中,工作到879h14min、反复起动701次时,发动机出现异常振动,经分解检查,发现Ⅰ级燃气涡轮21~#叶片断裂。其余叶片未断,但许多叶片被折断叶片击伤,使排气边顶端发生不同程度变形,甚至开裂、缺损。