精密高溫合金材料在航空渦輪葉片生產中使用

精密高溫合金材料是現代航空航天重要的金屬材料之一，在很多航空材料選擇上都會優(yōu)先使用精密高溫合金材料。飛機渦輪葉片采用精密高溫合金材料生產非常普遍。飛機渦輪工作葉片是渦輪發(fā)動機上最關鍵的構件之一，雖然工作溫度比導向葉片要低些，但是受力大而復雜，工作條件惡劣，因此對渦輪葉片合金材料要求非常高，精密高溫合金材料需要抗氧化和抗腐蝕能力，而且高的抗蠕變和持久斷裂的能力，還需要良好的機械疲勞和熱疲勞性能以及良好的高溫和中溫綜合性能。

渦輪葉片用材料最初普遍采用變形高溫合金材料。隨著合金材料研制技術和加工工藝的發(fā)展，鑄造高溫合金材料逐漸成為渦輪葉片的候選材料。美國從20世紀50年代后期開始嘗試使用鑄造高溫合金材料渦輪葉片，前蘇聯在60年代中期應用了鑄造渦輪葉片，英國于70年代初采用了鑄造渦輪葉片。而航空發(fā)動機不斷追求高推重比，促使國內外自70年代以來開始研制新型高溫合金材料，先后研制了定向凝固高溫合金、單晶高溫合金等具有優(yōu)異高溫性能的新材料。其中單晶高溫合金材料成為目前主流的渦輪盤材料。

單晶高溫合金是在等軸晶和定向柱晶高溫合金基礎上發(fā)展起來的一類先進發(fā)動機葉片材料。20世紀80年代初期以來，第一代單晶高溫合金PWA1480、ReneN4等在多種航空發(fā)動機上獲得廣泛應用。80年代后期以來，以PWA1484、ReneN5為代表的第二代單晶高溫合金葉片也在CFM56、F100、F110、PW4000等先進航空發(fā)動機上得到大量使用，目前美國的第二代單晶高溫合金已成熟，并廣泛應用在軍民用航空發(fā)動機上。90年代后期以來，美國研制成功第三代單晶高溫合金CMSX-10。之后，GE、P&W以及NASA合作開發(fā)了第四代單晶高溫合金EPM-102。法國和英國也分別研制單晶高溫合金，并實現了工程應用。