镍基粉末高温合金的组织、性能与成型和热处理工艺关系的研究

分析了镍基粉末高温合金的成型、热处理等冶金工艺及央杂缺陷的性质等与合金组织和性能的关系，描述了粉末高温合金的热处理工艺，提出了今后我们粉末高温合金组织性能研究工作的重点。     

镍基高温合金粉末制备技术的发展现状

粉末高温合金是先进航空发动机关键热端部件的优选材料,先进的粉末制备技术是获得高品质高温合金粉末、保证合金件质量的关键技术。近年来,我国在粉末高温合金的研发和生产技术方面都取得了突破性进展,成功研发出新一代粉末高温合金,形成了成熟的粉末高温合金生产工艺。在粉末制备技术方面,通过对高纯净母合金熔炼技术、先进雾化制粉技术和电选分离技术的深入研究,进一步发展了粉末纯净化制备技术,满足了我国航空发动机领域对粉末高温合金关键零部件的需求。简要回顾了国内外粉末高温合金的发展历程,分析了粉末高温合金中的缺陷来源及其对合金性能的影响,概述了我国镍基高温合金粉末制备技术的发展情况,讨论了未来高温合金粉末及其关键制备技术的发展方向。     

粉末高温合金研究进展

粉末高温合金是制造高性能航空发动机涡轮盘等转动部件的关键材料.针对国外粉末高温合金的研究历史和现状,结合粉末高温合金的制备工艺流程,重点介绍了美国和俄罗斯粉末高温合金的发展现状,对比分析了不同粉末制备工艺、粉末固结工艺、盘件成形工艺的特点,总结了粉末高温合金中存在缺陷的原因及控制方法.针对我国粉末高温合金的研究历史和现状,总结了国内粉末高温领域所取得的进展.对国内外粉末高温合金在航空发动机上的应用进行了总结.对超纯净度细粉制备、直接热等静压近终成形、双性能粉末涡轮盘制备工艺等高性能粉末高温合金的关键技术及发展方向进行了展望.针对国内对粉末高温合金的需求现状,指出了国内粉末高温合金研制和生产过程中存在的问题并给出了相应的解决思路.     

镍基粉末高温合金冶金工艺的研究与发展

叙述和分析了镍基粉末高温合金冶金工艺三十多年来在制粉末处理工艺，成型工艺，热处理工艺等方面的研究成果和存在的问题，总结了粉末高温合金冶金工艺今后的主要发展方向。     

飞机涡轮盘用镍基粉末高温合金研究进展

综述了国内外飞机涡轮盘用镍基粉末高温合金的研究进展，分析了国内在粉末高温合金的研制过程中面临的问题及其解决途径。     

新型涡轮盘用高性能粉末高温合金的研究进展

综合分析了国外第3代粉末高温合金的化学成分、显微组织和点阵常数,总结出新型涡轮盘用高性能粉末高温合金的研发趋势,重点介绍了作者课题组与钢铁研究总院合作在国内率先进行我国新型第3代高性能粉末高温合金的初期研究工作与成果,并提出了研制高性能粉末高温合金的重点研究方向。     

粉末高温合金的低周疲劳研究进展

参考了前人对粉末高温合金低周疲劳的研究成果,回顾了基于缺陷的裂纹萌生和扩展的研究情况,介绍了针对粉末高温合金的喷丸强化机理和作用,总结了几种寿命模型,其中修正Mitchell模型最适合粉末高温合金的寿命预测;得出了需加强粉末高温合金低周疲劳寿命模型及喷丸强化研究的结论。     

高温合金熔炼工艺讨论

分析了高温合金所采用的各种冶炼方法,调研了几种主要冶炼方法的设备情况,讨论了其应用及发展动态,对比了国内外高温合金的熔炼数据,讨论了国内外粉末高温合金熔炼方法的差别,研究了我国粉末高温合金VIM+VAR双联工艺对锻件性能的影响。研究结果表明,为提高我国粉末高温合金纯净度,在着力改进高温合金熔炼工艺的基础上,应积极发展并提高双联及三联熔炼等新工艺。     

新型高性能粉末高温合金的研究与发展

粉末高温合金由于在高温下表现出一系列优越的性能而成为制造高推重比航空发动机涡轮盘等部件的首选材料,本研究总结和分析了国外第三代新型高性能粉末高温合金的研究成果,重点描述了这些合金的制备工艺和力学性能,并提出研制高性能粉末高温合金的重点发展方向.     

863计划“先进粉末高温合金的研制及制备技术”项目课题通过技术验收

正日前,"十二五"863计划新材料领域"先进粉末高温合金的研制及制备技术"课题通过技术验收。该课题由北京航空材料研究院承担,针对先进航空发动机涡轮盘高温、高强、长寿命、低成本和高可靠性的要求,以及汽车发动机增压涡轮高性能、低成本的需求,开发出新一代粉末高温合金。课题突破了氩气雾化高温合金细粉、氧含量、球形度和非金属夹杂物控制等关键技术,成功制备出低氧纯净细颗粒的高温合金粉末,满足了粉末涡轮盘和增压涡轮研制需要,为我国粉末高温合金涡轮盘的研制和低成本制备汽车增压涡轮提供了有力保证。     

镍基高温合金微型涡轮盘热塑性成形工艺

目的 研究GH4698微型涡轮盘热塑性成形工艺。方法 采用有限元软件Deform-3D对镍基高温合金微型涡轮盘模锻过程进行数值模拟分析,研究坯料不同高径比、不同模锻温度下涡轮盘成形的最大载荷值、等效应力、等效应变、速度场的变化规律。结果 微型涡轮盘模锻过程载荷最大值随模锻温度升高而降低,温度和高径比对涡轮盘的凸台、直榫等部位的等效应力、等效应变影响有明显的差异。在涡轮盘路径1上,随着温度的升高,等效应力逐渐降低,变形更加均匀;随着高径比的增加,变形不均匀程度增大,高径比为1时等效应力的极大值最小;温度和高径比对速度场的影响较小。结论 温度和高径比对GH4698微型涡轮盘锻造变形行为有显著的影响,选择合适的模锻工艺参数可以有效降低成形载荷,并获得使用性能较好的微型涡轮盘。     

烟气轮机涡轮盘和叶片用WASPALOY合金研究

对烟气轮机涡轮盘和叶片用WASPALOY合金从合金成分特点、相析出规律、冶炼、加工和力学性能等方面进行了综述和讨论，重点介绍了该合金针对烟气轮机使用环境的合金设计特点及析出相特征，为烟气轮机用涡轮盘和叶片材料的发展给出研究方向。     

电液锤上GH901合金涡轮盘模锻成形工艺

目的 研究GH901合金涡轮盘锻件的成形工艺.方法 采用有限元软件Simufact-2D对镍基高温合金涡轮盘的锤上模锻过程进行数值模拟分析,研究不同中间坯高径比下涡轮盘的填充效果及等效应变变化规律;研究不同锤击能量下涡轮盘的温度分布规律.结果 GH901合金涡轮盘锤上模锻时,中间坯高径比过大或过小均影响填充效果,同时不同高径比下模锻的等效应变也有差异.当高径比为0.21时,锻件填充效果最好,且应变分布均匀.随着锤击能量的增加,锻件心部产生温升的程度增大,锤击时交替采用50％和80％的能量打击,可得到温度分布较合理的锻件.结论 中间坯高径比和锤击能量对GH901合金涡轮盘的锻造变形行为有显著影响,选择合适的锤上模锻工艺参数可以得到尺寸精度高、组织均匀且性能优良的涡轮盘锻件.     

Microstructure Development and Property Improvement in Mill Products Produced from Ingot Metallurgy and Powder Metallurgy Ni-Based Superalloys of the Same Chemical Composition

Despite projected inroads from competing materials Ni-based superalloys remain the material of choice in the hot sections of advanced gas turbine engines. In this paper microstructural development and improvement of mechanical properties in mill products produced by ingot metallurgy (IM) and powder metallurgy (PM) techniques are discussed. Particular attention is given to approaches to improvement in ingot ductility. Thermomechanical treatment schemes used during forging of a complex-alloyed Ni-based superalloy are recommended. It is demonstrated that the PM technique used for production of this complex-alloyed superalloy is a promising approach. On the basis of the studies carried out the salient features of the structure of material produced both by both IM and PM techniques have been defined. The mechanical properties of two versions of an advanced Ni-base superalloy produced by IM and PM techniques are discussed. The best combination of mechanical properties are exhibited by a PM material with a necklace structure; and this latter structure is superior to a fine grained structure for IM product also.     

工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金研究及应用进展

工业燃气轮机具有热效率高、污染低等突出优点,成为未来发电机组与大型水面舰船动力的首选设备。铸造高温合金是工业燃气轮机涡轮叶片等热端部件的关键材料,其性能和制备水平在一定程度上决定了先进燃气轮机的功率、效率、寿命等性能。本文重点综述了工业燃气轮机及其涡轮叶片用铸造高温合金材料的研究及应用现状,并对工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金及涡轮叶片制造技术的发展趋势进行了展望。未来,先进定向凝固,“材料基因工程”等技术将逐渐应用到工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金的研制中;此外,先进工业燃气轮机上定向/单晶高温合金的应用将越来越广泛。     

Achievements in Commercial Production of PM Disks and Shafts for Aircraft Engines in Russia

The paper shows stages of development of Ni-base superalloy powder metallurgy in Russia, including modifying of the alloys, with the reference to this new technology, production, testing and flying service of turbine disks in various aircraft engines. Histograms plotted from the results of mechanical property testing are presented. Prospects of application of PM Ni-base superalloys in production of aircraft engines are shown.     

镍基高温合金焊接修复技术的研究进展

镍基高温合金具有良好的高温抗氧化和抗腐蚀能力,较高的高温强度、蠕变强度和持久强度,以及良好的抗疲劳性能,广泛地用于制造航空发动机和各种工业燃气轮机的热端部件。热端部件在服役过程中由于受磨损、冲击、高温燃气和冷热疲劳等综合作用,易产生热裂纹,致使零件报废。因此,镍基高温合金部件的先进修复技术有着非常广阔的应用前景。文章针对高温合金修复问题进行论述,着重阐述焊接方法在修复技术中的研究进展,主要涉及激光焊、钎焊、摩擦焊和瞬时液相扩散焊等方法。     

航空发动机用双性能盘的制造技术研究进展

介绍了航空发动机用钛合金、高温合金双性能盘的制造技术研究进展。对采用不同工艺制造的双性能盘的力学性能进行了比较，并且提出了双合金一双性能盘制造中存在的主要问题是界面问题，为了解决此问题，很有必要进行双合金界面增强工艺及其增强机理的研究。     

Quench crack behavior of nickel-base disk superalloys

There is a need to increase the temperature capability of superalloy turbine disks to allow higher operating temperatures in advanced aircraft engines. When modifying processing and chemistry of disk alloys to achieve this capability, it is important to preserve the ability to use rapid cooling during supersolvus heat treatments to achieve coarse grain, fineγ′ microstructures. An important step in this effort is an understanding of the key variables controlling the cracking tendencies of nickel-base disk alloys during quenching from supersolvus heat treatments. The objective of this study was to investigate the quench cracking tendencies of several advanced disk superalloys during simulated heat treatments. Miniature disk specimens were rapidly quenched after solution heat treatments. The responses and failure modes were compared and related to the quench cracking tendencies of actual disk forgings. Cracking along grain boundaries was generally observed to be operative. For the alloys examined in this study, the solution temperature, not alloy chemistry, was found to be the primary factor controlling quench cracking. Alloys with high solvus temperatures show greater tendency for quench cracking.