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FGH96,RR1000鎳基粉末高溫合金的研制
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-08-25
FGH96,RR1000鎳基粉末高溫合金的研制
??? 粉末高溫合金是現代高性能航空發動機渦輪盤等關鍵部件的必選材料。由于在制粉過程中粉末顆粒由微量液體快速凝固形成，成分偏析被限制在粉末顆粒尺寸以內，消除了常規鑄造中的宏觀偏析，同時快速凝固后的粉末具有組織均勻和晶粒細小的突出優點，顯著提高了合金的力學性能和熱工藝性能。因此，粉末高溫合金在高性能軍用發動機上以及先進民用發動機領域獲得了大量應用。
????我國在粉末高溫合金領域取得了很大的進步，但是與美歐、俄羅斯等航空強國相比，差距仍然很大。隨著我國大飛機專項和發動機專項的實施及由此迎來的航空業大發展，我國應該在以下幾方面加快粉末高溫合金的研發步伐。
1.?研發超純凈細粉制粉工藝。
粉末高溫合金中陶瓷夾雜缺陷數量、尺寸和位置是影響粉末盤使用安全性和可靠性的重要因素。為了提高盤件的可靠性，要求盤件中的夾雜數量盡可能少，尺寸盡可能小。采用“雙聯”、“三聯”冶煉工藝及冷壁坩堝熔煉可使夾雜含量大大降低，母合金純凈度得到顯著改善。
2.?推廣和應用雙性能盤。
高性能發動機用渦輪盤的盤心部位承受低溫高應力，需要細晶組織以保證足夠的強度和疲勞抗力，而邊緣部位則承受高溫低應力，需要粗晶以保證足夠的蠕變和持久性能。因此，采用同一種合金制備出輪緣和輪轂部位具有不同顯微組織的雙組織、雙性能盤成為目前的研究熱點，這種盤件避免了因異種金屬之間的連接而可能造成的安全隱患，符合高性能發動機的工況要求，提高整個盤件的安全系數。
美國采用雙重熱處理工藝制造出了雙性能粉末盤，并已裝配到第四代戰機?F22?的?F119?型發動機上。我國鋼鐵研究總院采用?HIP?制坯?+?細晶鍛造?+?梯度熱處理工藝路線，在國內率先研制出?Φ450?mm?的?FGH96?雙性能盤件。
3.?熱等靜壓近凈成形盤件制備。
通常鑄鍛工藝的投料比為?19∶1，HIP?+?鍛造為6.6∶1，而直接熱等靜壓成形為?3.6∶1。顯然，直接熱等靜壓成形工藝的材料利用率最高，在保證盤件質量的前提下，該工藝具有顯著的性價比優勢。直接熱等靜壓近凈成形工藝在俄羅斯的粉末高溫合金領域取得了巨大的成功，四十多年以來俄羅斯粉末盤件的生產一直采用該工藝。由于該工藝在成本控制方面具有先天的優勢，可以預見，它將是今后粉末盤的主要制備工藝流程之一。
4.?計算機輔助技術和數值模擬的應用。
傳統的“炒菜式”的合金設計已經被計算機輔助設計手段所替代，借助相關的熱力學相圖軟件，可顯著加快合金的研制進度，如?RR1000?合金就是第一個完全采用相圖計算進行合金設計的粉末冶金高溫合金。粉末渦輪盤制備過程中的工藝環節多，為了降低成本和加快研制進度，在包套設計、熱等靜壓成形、擠壓、鍛造、熱處理等關鍵工藝環節大量借用數值模擬已經成為一種趨勢。
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