變形高溫合金

渦輪盤是航空發動機上一個十分重要的關鍵零件。渦輪盤工作溫度雖然比葉片低，但工作環境異常複雜，且在輪心、輪緣、榫齒、槽底和腹板等各部位所受應力、溫度、介質作用程度都不同。因此，對渦輪盤材料性能提出如下典型要求：高的屈服強度；足夠的塑性儲備；足夠的蠕變、持久強度和塑性；高的疲勞強度和低周疲勞性能；良好的耐腐蝕性、組織穩定性與可加工性。一句話，材料的綜合性能要好。

渦輪盤用材料大部分是沉澱強化的鐵基或鎳基變形高溫合金，一些盤件開始採用粉末高溫合金製備，但是從製備工序、成本等角度考慮，粉末高溫合金渦輪盤無法替代變形高溫合金渦輪盤。

航空發動機用的機匣、轉子封嚴環和蜂窩環零件國內外較多地採用低膨脹高溫合金製備。低膨脹合金是發動機實現間隙控制技術，減少燃氣損失和提高熱效率不可替代的功能結構材料。低膨脹高溫合金的特點是綜合性能好、強度較高、膨脹係數低、彈性模量幾乎恆定，在約380℃(居里點)以下至室溫，合金熱膨脹係數幾乎為常量。因此，採用低膨脹高溫合金製備的壓氣機匣在飛機巡航飛行時，有利於間隙的封嚴，提高壓氣效率，加大推力。我國研製的低膨脹高溫合金主要有GH2907、GH2909、GH4783等。我國新研製的GH4783是一種抗氧化新型低膨脹高溫合金，膨脹係數比GH4169合金低20%，密度比GH4169低20%，只有7.789/cm ，工作溫度可達750℃。對應的美國牌號的Inconel783合金已被用作F-22戰鬥機用發動機F119-PW的各種環形件。

我國應用的板材變形合金主要有20多個牌號。它們的共同特點是塑性好，具有中等強度，焊接性能優異，還有較好的抗氧化和抗腐蝕性能。主要用於製作發動機動力裝置的燃燒室、加力燃燒室、飛機機尾罩、導流罩、襯筒和軍用衛星毛細管等。航空發動機燃燒室零件大多採用固溶強化合金製造。近期，發動機生產中為了減輕結構重量，採用時效強化的板材合金來製造燃燒室零件，取得了良好效果。採用時效強化的變形高溫合金製造加力燃燒室殼體，可大幅度減輕發動機重量，但其成形和焊接比固溶強化合金要困難。

此外，在航空發動機中，變形高溫合金還用於製備渦輪軸、渦輪葉片等。隨著先進航空發動機推重比的進一步提高，燃燒室入口溫度和出口溫度大幅提高，必須採用耐更高溫度的新合金材料。需求牽引。因此，變形高溫合金必須加大研究力度，進一步提高性能，滿足我國先進航空發動機的研製需要。

變形高溫合金不但是我國生產和研製新型航空發動機需要的重要材料，而且在艦船製造、工業燃氣輪機、航天飛行器、火箭發動機、核反應堆和化學工業等領域應用廣泛，是一種十分重要的高溫材料。當前，變形高溫合金總體上向承溫更高、精密成形和低成本方向發展。通過不斷挖掘合金潛力，採用新技術、新工藝，可大幅提高變形高溫合金材料的質量和性能，滿足我國先進航空發動機的需求。須加大研究力度，進一步提高性能，滿足我國先進航空發動機的研製需要。