第三代粉末冶金高温合金Rene104的研究进展

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近半个世纪以来,航空发动机技术取得了巨大进展,推重比不断提高,推重比的提高是基于涡轮前温度的增加。随着推重比和涡轮前燃气温度及压气机增压比的不断提高,压气机和涡轮级数逐渐减小,单级负荷不断增大,零件的应力水平越来越高,工作状况越趋恶劣,对用于制造涡轮盘等发动机热端关键部件的高温合金的工作温度和性能的要求也就越高。粉末冶金高温合金由于采用了粉末冶金工艺,可以得到无宏观偏析、组织均匀、晶粒细小、热加工性能良好的高温合金材料,大幅度提高了材料的屈服强度和抗疲劳性能,在航空发动机中得到了充分的应用和迅速发展。目前,粉末冶金高温合金已成为先进航空发动机研制中最为关键的材料之一。纵观粉末冶金高温合金的发展历程,按其问世年代及性能可划分为四代:以Rene95为代表的第一代粉末冶金高温合金;以Rene88DT为代表的第二代粉末冶金高温合金;以Rene104(又叫ME3)、Alloy10为代表的第三代粉末冶金高温合金;以及在第三代合金基础上,通过调整合金成分和工艺来获得更高使用温度(815℃左右)的第四代粉末冶金高温合金。

第三代粉末冶金高温合金Rene104的研究进展

Rene104(ME3)是20世纪90年代,在美国国家航空航天局(NASA)的HSR/ EPM (High Speed Research/Enabling Propulsion Materials) 项目中资助NASA Glenn Research Center以及GEAE、P&WA 研制的先进大盘件用粉末冶金高温合金。合金研制过程中采用了统计筛分、成分优化和加工处理过程多样化设计,使其在一定成分范围和处理条件下具有较强的适应性,合金的性能不会随成分的波动和处理条件的小幅改变而急剧变化,在600~700℃具有优异的持久性能。Rene104(ME3)的γ’相溶解温度相对于其他第三代粉末冶金高温合金略低,其淬火开裂倾向较小。用Rene104(ME3)制作的发动机涡轮盘的热时寿命是当前正在使用的第二代粉末冶金高温合金盘件的30倍。Rene104(ME3)盘件的热时寿命已达到9000h,满足了新一代发动机设计的要求,比第二代粉末冶金高温合金提高了20~30倍。(闫飞编辑整理)


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