ABSTRACT

NI-base суперсплав литых материалы обеспечивают выдающийся баланс высокой прочности температуры, сопротивление усталости, стойкость к окислению и нанесения покрытий на производительность и могут быть получены с очень жесткими допусками в чрезвычайно сложных конфигурациях, такие как осевые и центробежные интегральные литые турбинные колеса. В результате литые суперсплавы используются в самых требовательных применениях аэро и промышленных газотурбинных двигателей. Использование этих материалов расширяется для небольших микротурбин, турбореактивных, турбокомпрессоров и приложений ракетных двигателей благодаря этой уникальной комбинации желаемых свойств. Этот документ будет представлен обзор применения инвестиций литой Ni-base суперсплавов и способность процесса к малым турбин и ракетных двигателей \\. N

 

INTRODUCTION\\ п Материалы Superalloy

nickel

Base имеют обширное применение в секции горячей турбины аэро- и промышленных газотурбинных двигателей. Традиционно развивается горячая секция газовой турбины. Разработка сплава сплавов начинается с требованиями двигателя, которые нельзя выполнить существующими сплавами, например, более высокими требованиями температуры, прочности или долговечности. Литой Nibase Superalloys обеспечивают уникальную комбинацию характеристик, подходящих к этим требованиям, которые также применимы к небольшим турбинным и ракетным двигателям.--

the Superalloys охватывают группу сплавов, основанные на никеле, железе или кобальте, которые используются структурно при рабочих температурах 538 ° C (1000 ° F) или выше. Superalloys демонстрируют превосходные повышенные терминальные свойства и используются в приложениях, включающих самые горячие температуры и \\ ни самые высокие напряжения в газовой турбине, в частности, лопасти турбин (или ведра), лопасти (или сопла), интегральные колеса, диски и камеры сгорания. В дополнение к поддержанию высокой прочности при рабочих температурах приближается к 85% точке плавления, эти материалы демонстрируют хорошую горячую коррозию и сопротивление окислению, требуемые в газотурбинной среде. Кроме того, Superalloys могут быть экономически выброшены на компоненты комплексных форм и \\ ни внутренних конфигураций с контролируемой равномерной микроструктурой.

//superlloys впервые были введены в военные газовые турбины во время Второй мировой войны, и технология продвинулась резко с того времени. Постоянные дополнительные материалы Достижения были введены с разработкой процесса литья и оптимизированными сплавами «Hop

scothing» друг друга, чтобы продвинуть общие материальные возможности. Эти авансы включают условные сплавы CAST, EQUIALEX (EQ), нанесенные направленные (DS) и монокристаллические (SX) литые компоненты. Этот документ будет обсудить характеристики и приложения каждой технологии литья, а также примеры сплавов и свойств.

 -

     

 \\ п Рисунок 1. Технология литья Прогрессирование 

The начальные применения литых жаропрочных лопаток турбин и лопастей были обычные литые , Equiax (EQ) сплавы. Эквиальные отливки используются в большинстве применений, включая статические и вращающиеся детали, интегральные колеса и структурные компоненты. Требования к недвижимости включают высокую температуру ползучести и усталость, пластичность и свариваемость как для изготовления и ремонта.

the Внедрение направленного затвердевания выпускают отливки с столбчатой ​​зернами параллельно с высоким направлением нагрузки напряжения вращающихся частей (рис. 1) [1]. Эти отливки реализовали значительные выгоды в ползучести \\, прочность на прочность и LCF из-за ликвидации границ зерна, поперечного до высокой оси нагрузки напряжения и снижение микропористости, возникающие в результате медленного движущегося затвердевания, присущего DS- technology Отказ Сплавы DS обычно указываются для вращающихся части приложений, таких как 2-й и 3-й этап лопасти турбины, тогда как101; Сплавы EQ не обеспечивают адекватную прочность ползучести.&#

&/-a

/a

a a

a a-

a дальнейшее расширение технологии DS отличающуюся технологию представляло собой введение монокристаллических процессов, впечатленных самолетами PrattWhitney [2], которые устранили все границы зерна И, следовательно, необходимость укрепления граничных элементов зерна, таких как C, B, HF и Zr. Поскольку эти элементы являются депрессантами температуры плавления, способность температуры сплавов SX значительно улучшилась. Модельные хрустальные сплавы используются в самых требовательных приложениях с высоким стрессом, такие как 1-го ступени турбины и лопасти и лопасти и компоненты сгорания. Преимущества Cavings SX включают улучшенные свойства CreePrepure, усталости, окисления и покрытия, что приводит к повышению производительности двигателя турбины и долговечность [2

6]. Кроме того, монокристаллические сплавы сохраняют более высокую долю своей толщиной разрыва разрыва, когда толщина стенки уменьшается (рисунок 2) [7].

figure 2. Разрыв жизни против толщины образец, показывающие преимущество SX отливки над DS

-

\\n \\n \\n \\n \\n \\nadvanced Материалы Superalloy \\n \\n \\n \\nadvanced Superalloy материалы были введены для реагирования на отраслевые потребности в улучшении свойств сплава. Эквиальные сплавы CM 939 Weldable®, CM 247 LC® и CM 681 LC®, DS сплавов CM 247 LC и CM 186 LC® и SX ALLOY CMSX \\ N4® являются репрезентативными из этих улучшений. \\ N \\n \\n \\n \\n \\ NCM 939 Weldable® Alloy \\ N \\ N \\ N \\ Nin 939 сплав (Таблица 1 [8]) был разработан в конце 1960-х годов Международной никельской компанией. Это 22% хрома (Cr), горячая коррозионно-стойкий сплав видел широкое применение на рынке промышленных газовых турбин (НТГ) для равноосных лопастей, сегментов и форсунок. Тем не менее, в 939 отливках трудно сваривать ремонт из-за маргинальной пластичности и ассоциированной химии сплавов. \\ N \\ N \\ N \\ N \\ N \\ N \\ Nas Результат этих трудностей, Cannon \\ Nmuskegon разработал модифицированную версию в 939 Сплав для улучшенной ремонтной свариваемости и механических свойств, с акцентом на пластику сплава. Оптимизированная целевая химия была разработана со значительно снижением Al, Ti, Ta и Cb (и, следовательно, более низкой объемой фракцией фракции гамма-фазы) по сравнению со стандартом в 939, оптимизирована степень B, ZR и C и значительно улучшенная чистота сплава для S, P, N, O и SI. Этот запатентованный состав был определен CM 939 свариваемого сплава. \\ N \\ N \\ N \\ N \\ п