涡轮盘材料的研究 - 下载本文

此,电渣重熔可能更适用于固溶强化的合金,对高铝、钦的合金,用真空双联可能更好些。当然,还可以研究选用适合的渣系或其它措施,来弥补这一缺点。(2)压力加工与合金组织结构密切配合,提高盘材性能,改革压力加工工艺:在热加工Udimet700合金〔98〕时、,如在下,溶解温度(1130C)以上的1150C进行,变形只10%即发生严重龟裂;但若先时效处理,使析出的沉淀相丫达到0。3拜,阻止晶粒沿晶界滑动,不产生晶间裂纹,在1063C进行加工,即使变形90%以上也不发生裂纹。从类似这样的事实出发考虑,对涡轮盘材加工成型就不应只是完成成型任务,只研究如何减小变形阻力,只注意变形过程中金属流动和变形均匀等等,而应充分了解合金的组织结构,运用其组织特点,在完成加工成型任务的同时,也提高合金性能。近年来用作盘材的高温合金,正开展如何获得细晶粒方面的工作。以前用持久性能作为最重要的检验指标常常采用可以得到大晶粒的热处理制度,大晶粒材料的屈服强度低、塑性差、疲劳性能也不好,用于中温使用的盘材显然是不合适的。因此,细化晶粒成为当前的一个发展方向。对一般金属材料?#27492;?通过合理的压力加工制度,然后控制冷?#27492;?#24230;和固溶处理温度,可以获得均匀细小的晶粒度。但生产高温合金涡轮盘,由于其变形阻力很大,冷?#27492;?#24230;不易控制,所以采用第二相的析出以阻碍晶粒长大的办法来获得晶粒细的盘坯〔99、100?#22330;?#36825;种可以利用的相,一类是7r,如Nimni。80A、Waspaly、M252、Ren亡41、

Astrly、Rne95等;一类是其它的相,例如,、乙、拼、Laves相等,如A一286、V一57、Inely901、Inenel718、D一979等。获得细晶粒的工艺很复杂,如目前屈服强度最高的盘材合金Ren`95,在1010一1135C范围内锻压,变形量50%,终锻温度低于I93C,然后在1135C保温再结晶,再锻一次,终锻温?#28909;?#20302;于1093C,?#24188;?#22312;900C时效24小时,7,均匀析出,后在1093C固溶1小时,就得到均匀细小的晶粒,再于了60C时效16小时c107〕,其性能才得保证。一种盘材究竟需要几级晶粒度,要看合金晶粒度与性能的关系,以及要求的性能而定。一些含有大量第二相7`的高温合金如IN一100、Astrly、Inenel713C、Ren己95、Pyrm。t860等,加上它们的细晶粒(<5的可以利用超塑性使之成型〔1“1?#22330;?#25152;谓超塑性就是某些具有一定组织结构的金属,在一定条件下(适当的温度范围和变形速度)可以均匀地伸长几倍至20倍而不发生缩颈或断?#36873;?#37329;属中的超塑性现象早在几十年前就被入发现了〔102〕,最近?#25913;?#24341;起入们的极大注意,在许多难变形的合金系中如高温合金、钢及钦合金等〔103、1。们都发现了这种现象,并被利用为压力加工的一种理论基础,逐渐用于工业生产。金属产生超塑性的原因说法不一以。5一108〕,合金在超塑?#21592;?#24418;过程中,晶粒大小不发生变化,而且变形后晶粒形状基本不变,保持原来等轴晶,晶粒间界发生相互扭转,但晶界没有发现空位,这和蠕变变形是不同的。所以?#24188;?#32455;上?#27492;?#35201;求材料是复相及细晶粒,从温度?#27492;?#19981;能太低,

一般是大于绝对温度熔点(T二)的一半、即T>牛T二,’如--一一’一’`’一’一’一’`一/一一’一`一一`“`”、一,`”一”一`一`2一,“一’Ren己95为925一980C,Pyrmet860为840一980C,IN一100为1036一1093C等。从变形速度?#27492;?#19981;能太高,一般是。05/分。超塑性成型实际上是在特定条件下的一种模锻工艺,优点很多:其一是比一般锻造可省料50%;其次是加工余量小,有入用这种方法加工IN一100或钦合金叶片,包括桦头在内,其精密程度可不再需要任何加工;第三是难变形合金可以顺利成型,如IN一100便是一例;第四是可以利用小设备加工出大?#32771;?像IN一10这样高强度合金,产生超塑性所需应力为。32公斤/毫米’,Astrly涡轮盘的正常锻造温度为1180C,所需应力为31。5公斤/毫米2,然而在1038“C进行超塑?#21592;?#24418;时,只需应力0。84公斤/毫米“〔10”。照此计算,成型一个?#26412;?0毫米的涡轮盘坯,前者需要一台6500吨水压机,而后者只要几百吨就够了;第五是复杂断面可以一次成型;第六是可以多次改锻而不影响质量,因而减少报?#19979;?[。〕,但是,超塑性成型所需附属设备和工艺,比一般的压力加工要复杂得多,如保温设备、模具材料、氢气保护等,而且生产效率也低。目前正处于发展阶段。超塑性成型除了试?#21152;?#20110;含铝、钦很高的难变形高温合金如IN一100、B一1900、As-trly等以外,也可用于常用铁基合金Inel了901和A一286等〔111?#22330;?#27492;外,中温形变热处理还在研究以12?#22330;?#24418;变热处理工艺制?#28909;?/p>

以Uidmet70为例是:于1170C下固溶4小时,再在1063C时效4小时,以产生粗大的?#31350;?#31890;,然后在此温度反复变形,每次6%并退火,一直达到总变形量78%,最后再在842C下4小时和760“C、16小时进行时效。这样处理后,其a。。2、持久和疲劳性能均比一般正常处理后的强度大为提高,值?#24357;?#20986;的?#20999;?#21464;热处理后的强度随试验温度升高而下降,这与正常处理状态在试验温度760C以下强?#28982;?#26412;上不变的规律不一致,这?#24471;?#24418;变强化效应随温度的升高而减弱,形变热处理后合金的疲劳强度,不论大应力周期疲劳或小应力高频拉伸疲劳,均大幅度提高。这种中温形变热处理是有前途的加工方法,但是,其长期使用的稳定性有待研究改进。还有,对加工条件特别敏感,如Uidmet70在1063C变形量达78%,经适当时效处理后有较好的性能,?#28909;?#25913;在108C变形60%,同样时效处理后,。。,2虽然更高,持久强度则与正常处理差不多,而疲劳性能却很坏了,主要是晶粒内部的位错组态不同所致。当前高温合金祸轮盘成型,一方面是通过压力加工和热处理工艺制度的改进以获得细晶粒,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力,发展新的锻压方法和改进锻压工艺,如多向锻、无砧座锻、高速模锻、高能高速?#33539;?#20197;及分区模锻等,以满足航空工业发展的需要。(3)粉末冶金:将粉末冶金?#38469;?#36816;用于生产高温合金的目的,一种是作为强化手段,如含有2一4%Til:的烧结镍“TDiN”;另一种是为了提高质量。当前在

改进涡轮盘材料生产工艺的研究中,就从提高质量的目的出发采用粉末冶金?#38469;酢?#39640;温合金发展到现阶段,合金化程度不断提高,特别是一些高熔点金属元素加入以后,由于它们的凝固过程中造成铸件的高度偏析,其偏析程度随合金成分及凝固条件而不同,有的元素如妮、钦和间?#23545;?#23376;,其偏析系数有时在3一5以上〔13二,因而在凝固过程中便会产生严重的树枝状偏析和局部点状偏析,所以合金锭不得不对其最大锭型进行限制,如合金化程度不高的A一86的自耗锭的?#26412;?#19981;允许超过604毫米,否则就要出现点?#30784;瞡。然而,由于发动机的推力增加,盘的?#26412;?#38656;要不断加大,所以六十年代末期,有入着重研究了用合金粉末成型的问题。结果指出〔115?#22330;?#37319;用粉末冶金法以后,合金性能发生了明显的变化,如Uidmet700(见表7)。持久强度显著提高,塑性大为改善,更主要的是稳定性有了突出的变化。造成这种结果的原因是再结晶温度提高了,晶粒均匀了,偏析几乎消除了。由于偏析的消除,粉末冶金法比锻铸态合金的开始熔化温度提高了38C。对Astrly合金的效果也很好,屈服强度提高了巧%左右,持久寿命延长了一倍。近年来对一些复杂成分的铸造合金试图制成粉末,烧结成材,比较其性能的变化,结果发?#20013;?#33021;愈复杂,两种工艺的制品表现出的性能差别愈大。如将TRWVIA(成分为0。13C,6Cr,7。6C,5。4AI,1Ti,2M,5。8W,9Ta,0。5Nb,0。5Re,以及Hf、Zr、B)自16?#25345;?#25104;粉末,挤压成型。试验样品在650C、105公斤/毫米2下的持久寿命超过





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