法国N19新型粉末高温合金的研发动态及进展.pdf
《法国N19新型粉末高温合金的研发动态及进展.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《法国N19新型粉末高温合金的研发动态及进展.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、中国新技术新产品2024 NO.3(下)-81-工 业 技 术一直以来,为航空飞行系统提供动力的燃气涡轮发动机性能的提高主要应归功于涡轮盘和叶片新材料技术的发展。粉末冶金(PM)路线制备的大型压气机和涡轮盘使高温部件寿命显著增加。这项技术最初由美国开发,大多镍基高温合金都是为某型发动机专门设计的。法国拥有独立自主的高温合金研发路线,主要是由斯奈克玛公司(Snecma)主导推动,并成功将新材料应用于飓风战斗机的 M88 发动机中1。法国粉末高温合金的研发具有自己独特的思路和方式,例如N18、NR3、N16 等盘合金的成功设计和应用标志着法国在国际高温新材料的研发中具有一席之地。目前,N19 合金
2、是法国最新的粉末高温合金,本文将综述该合金的设计、工艺、显微组织与性能,为国内粉末高温合金设计与开发人员提供借鉴。1 N19合金的开发背景与设计思路1.1 合金成分设计和筛选法国对粉末高温合金的开发可追溯到20世纪70年代末,主要由法国国家航空航天研究中心(Office National d Etudes et de Recherches Arospatiales,简称 Onera)进行研制2。在20 世纪 80 年代早期,法国飞机发动机制造商 Snecma(现在的 Safran Snecma)启动了军用发动机 M88 的研发项目,为Dassault 公司的飓风战斗机提供动力。为了满足 M88
3、 发动机对涡轮盘的严格要求,Snecma 希望使用一种新的粉末高温合金来保证盘件可靠性。因此,Snecma、国立巴黎高等矿业学院(MINES ParisTech)和 Onera 等合作开展了合金开发计划。该计划研发出粉末高温合金 N18,后来该合金也成功应用于M88 发动机中高压压气机和高压涡轮盘。从 20 世纪 80 年代末开始,法国武器装备总署(DGA)国防采购提出了工作温度高于 700(最高为 750)的新型粉末高温合金需求。为此,Snecma、Onera 和 MINES ParisTech开展了一项合作项目,即开发一种新的粉末高温合金,要求如下3:合金能够通过固溶处理获得需要的晶粒尺寸
4、;在750的长期热暴露下显微组织稳定性良好,没有 TCP 相析出;与 N18 合金相比,在 700的温度下具有更高的蠕变和疲劳抗性;合金密度低于 8.35g/cm3。为了满足上述要求,新型高温合金的 相含量应为40%50%,与 N18 合金相比降低了 9%27%。由于 相含量降低,需要进一步强化 基体和 相强度。通过 Cr、Mo和 W 元素间的配比调控,优化 基体和 相的化学成分。为增加 基体的固溶强化作用,适当降了 Mo 并添加 W。通过适量提高 Cr 的含量来增强高温抗氧化和耐腐蚀性,避免TCP 相在目标温度析出。其中重点平衡了 Co 的含量,原因是当 Co 含量增加时,相固溶温度通常会降
5、低。为了强化 相,(Ti+Nb+Ta)/Al 的比值(at.%)增至 1 左右(N18 合金为 0.57)。部分设计合金与 N18 成分的对比见表 13。表 1 由 Onera 开发的盘合金名义成分合金CoCrMoWAlTiTaNbHfBCZrN1814.912.43.8-9.15.1-0.130.090.07 0.02#141513.52.21.36.35.7-0.50.10.10.12-#221214.62.915.54.6-10.10.080.10.04通过综合考虑所有合金的力学性能、显微组织稳定性和耐蚀性等,在 10 种合金中选择 2 种最优合金,即 14#合金(SMO48 合金),该
6、合金具有高抗拉伸和抗蠕变性能和良好的相稳定性;22#合金(SMO43 合金),该合金抗拉性能高。与 14#合金相比,22#合金抗蠕变性能适中,但该合金 相含量较低,相固溶温度也较低。最终,SMO43 合金申请了专利4,并命名为 N19 合金。1.2 锻坯试制N19 合金的粉末采用氩气雾化方法制备,粉末根据 N18粉末高温合金的标准工业流程进行试制,包括筛分(53m(270 目),包套装粉和 1150热等静压(HIP)。等静压后进行热挤压变形,挤压棒尺寸为 70mm700mm。N19 的挤压条件是根据 Astroloy 和 N18 上的经验确定的,挤压温度远低于 固溶温度(1070)。坯料热挤压
7、(HEX)后,进行等温锻造(ITF),所得饼坯直径为 200mm。挤压棒坯和等温锻后的饼坯如图 1 所示3。2 N19粉末高温合金的显微组织2.1 热变形后 N19合金的显微组织经过 HIP+HEX+ITF 后的 N19 合金的变形显微组织如图2 所示3,5-6。基体晶粒组织均匀,平均晶粒尺寸约为 3m。一次 相粗大且与基体晶粒尺寸接近,尺寸为 0.2m3m,法国N19新型粉末高温合金的研发动态及进展张林嘉(海装广州局驻贵阳地区军事代表室,贵州 贵阳 550014)摘 要:镍基粉末高温合金主要应用于航空发动机涡轮盘等热端部件,可提供比传统铸件更可靠的力学性能。法国一直是粉末高温合金独立自主研发
8、的先行者,已研究出 N18合金并应用于军机发动机。应法国武器装备总署(DGA)国防采购的要求,法国国家航空航天研究中心(Onera)在 N18合金的基础上,成功研制出新型粉末高温N19。本文综合目前现有文献和报道,综述了 N19合金的合金设计思路、合金制备方法、显微组织特征和对应的力学性能,以期为国内粉末高温合金设计与开发研究者提供借鉴。关键词:粉末高温合金;法国;涡轮盘中图分类号:TG132文献标志码:A中国新技术新产品2024 NO.3(下)-82-工 业 技 术图 1 N19 合金热机械加工样件(a)热挤压后棒坯(b)等温锻造后饼坯图 2 经过 HIP+HEX+ITF 后的 N19 合金
9、变形显微组织特征(a)扫描电子显微镜图像(b)局部放大的 相20m5m(c)电子背散射衍射晶粒取向分布图(d)晶内小尺寸 相的透射电镜暗场像100nm20m一次相晶粒中国新技术新产品2024 NO.3(下)-83-工 业 技 术面积分数为 25.3%。最大尺寸一次 相约为 1m3m,主要在晶界位置;0.20.8m 的 相主要分布在晶内;晶内更细小的 相(30nm100nm)可通过透射电镜暗场成像观察到(如图 2(d)所示)。因此,该合金热变形后具有+相双相组织特征。2.2 热处理对 N19合金显微组织的影响DUMONT5对 N19 锻件热处理做了大量工作,通过扫描电子显微镜观察法统计了大尺寸一
10、次 相的含量随固溶温度的变化情况。不同固溶温度下 N19 合金大尺寸一次 相回溶量的变化如图 3 所示5。从图 4 可以明显看出,当温度越接近 相固溶温度(1150)时,晶界处一次 相含量越少,晶粒尺寸越大。晶内的二次 相和三次 相对固溶温度和冷速较敏感,DUMONT 针对 N19 合金设计了 5 种过固溶处理工艺(如图 4 所示)5,主要根据 相的溶解温度和冷却速度给出了不同工艺下晶内 相的形貌和尺寸。试验证实可以通过固溶处理的温度和冷速调控 N19 合金中二次和三次 相的尺寸和分布。3 N19粉末高温合金的力学性能N19 合金与法国上一代 N18 与美国第二代粉末高温合金 Rene88DT
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 法国 N19 新型 粉末 高温 合金 研发 动态 进展
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。