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【行业资讯】难变形高温合金材料在航空航天的

发布日期:2020-09-28 05:30

  难变形高温合金因强化相含量高及优良的高温组织稳定性,其综合力学性能可以达到粉末高温合金水平,承温能力也相对传统变形高温合金更高。目前已成为高推重比航空航天发动机部件的关键选材,主要用于制造航空航天发动机涡轮盘、压气机盘、机匣、叶片等零件。

  高温合金诞生于20世纪30年代,并受二次世界大战影响,其研究和应用得到快速发展。自20世纪70年代,为了满足发动机更高服役性能的要求,综合性能更优的难变形高温合金得到突破性发展,出现了以美国Udimet 710,Udimet 720,Udimet 720Li,以及俄罗斯ЭК79和ЭК151等合金为代表的难变形高温合金(见图1),满足了航空航天发动机对高性能涡轮盘材料的使用需求。进入21世纪,新型合金ВЖ175研制成功,其长期服役温度可达800 ℃,并继承了俄系高温合金高热强性能的优势。为了实现低的成本控制,通用电气公司在Ren88DT化学成分基础上研制出Ren65难变形高温合金,承温能力低于ВЖ175合金,但热加工性能良好。法国研制的AD730合金的力学性能与Udimet 720Li合金相当,但热加工性能和焊接性能优于Udimet 720Li合金,有望用于制备成本更低的航空发动机零部件。总体来看,目前国际上新型难变形高温合金从单纯注重材料高温力学性能,向服役性能与制备工艺平衡方向发展。

  与传统变形高温合金涡轮盘双联或三联冶炼+锻造开坯+模锻/轧制的工艺相比,作为强化相质量分数超过40%的难变形高温合金,其铸锻工艺的成功实施需要解决大尺寸钢锭的成分控制与冶金缺陷预防、铸态组织破碎与大规格细晶棒材制备、盘锻件组织性能高效调控等一系列的技术难题。近年来,国际上逐步突破了难变形高温合金的三联大锭型冶炼、均匀化处理、大尺寸细晶棒材的反复镦拔+径锻开坯、盘件锻造与组织性能控制等关键技术,并且随着冶金技术和设备水平的提升,实现了难变形高温合金极限制备水平的不断突破,满足了先进航空发动机的需要,如图2所示。

  我国的第一炉高温合金于1956年3月26日试炼成功,从模仿国外到逐步具备自主研发能力,国内高温合金的研究、生产和应用已经历了64年的发展历程,并且形成了我国特色的高温合金体系,其中难变形高温合金材料的制造工艺及其应用成就令人瞩目。自20世纪80年代开始,随着航空航天发动机的发展,我国开始了难变形高温合金的跟踪研究,攻克了多种牌号钢锭的成分控制、冶金缺陷预防、细晶棒材制备及盘锻件组织和性能调控等一系列技术难点,成功研制了GH4710,GH4079,GH4720Li,GH4096等难变形高温合金,满足了我国航空航天发动机的需求。目前,国内正在开展多种新型难变形高温合金的研究,为未来国内先进航空航天发动机的发展提供更可靠的材料保障。

  近年来,国内特种冶金及热加工技术快速提升,为我国难变形高温合金的成功研制奠定了坚实的基础。为了保障更高推重比发动机对材料的使用需求,国内外仍在不断探索难变形高温合金的发展潜力,朝着更高合金化、更高力学性能、更好加工性能及低成本制造方向发展,为最终形成具有自主知识产权的难变形高温合金材料体系奠定基础。

  中国复合材料学会将于2020年11月5日-7日举办第八届国际复合材料科技峰会暨第四届国际复合材料产业创新成果技术展览会。会议旨在立足复合材料产业发展新态势,加快复合材料产业变革进程、加强科技创新、深化交流合作;紧扣复合材料行业发展新动向,倡导基础理论前瞻性与应用研究实用紧密结合,引导复合材料相关技术的加速突破;贯彻落实复合材料发展新理念,促进复合材料“产政学研用”进一步融合,提升复合材料行业的国际竞争力。

  会议分会场及征文本次会议采用征集论文简报的形式进行征稿,目前拟筹备以下四个分会场,涵盖复合材料各个方面,其中分会场主题及分会场执行主席为:

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