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1、鎳基單晶高溫合金研究進(jìn)展銀基單晶高溫合金研究進(jìn)展孫曉峰金濤周亦胄胡壯麒屮國科學(xué)院金屬研究所沈陽110016摘要單晶高溫合金具有高高溫強度良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能優(yōu)界的蠕變與疲勞抗力良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性廣泛應(yīng)用于渦輪發(fā)動機等先進(jìn)動力推進(jìn)系統(tǒng)部件Singlecrystalsupcralloyshavebeenwidelyusedtomaketurbinebladesandguidevanesforaero-enginesandindustrialgasturbinesbecauseofimprovedstrengthcreep-rupturefeitigu
2、eoxidationandhotcorrosionpropertiesaswellasstablemicrostructureandreliabilityathightemperatureenvironmentsAfterremovalofgrainboundarybyusingdirectionalsolidificationtechniquegrainboundarye1ementswhichdecreasetheincipientmeltingtemperaturewerereducedremarkablyinsinglecrystalsuperalloy
3、sConscqucntlythesolutionemdagingtrcatmcntofsinglecrystaisuperalloyscanbedoneathighertemperatureduetotheenhancedincipientmeltingtemperatureemdthenthehightemperaturestrengthofsinglecrystalsuperalloysishigherthanthatofequiaxedanddirectionallysolidifiedsuperalloysThereweregreatprogresson
4、approachofalloydesignrelationshipbetweenstrueturcandmechanicalperformancesprocessofpuresmeltingandprocessingofdirectionalsolidificationinthelastdecadesThepresentworkreviewstheseprogressfromcompositionsofalloysroleofelementsmechanismofstrengtheninganisotropyofmechanicalpropertiesproce
5、dureofsolidificationcontrolofdefectsandprocessingofsinglecrystalsuperalloysKeywordssinglecrystaisuperalloymechanismofstrengtheningdirectionalsolidificationanisotropyofproperties基金項目國家973計劃項目2010CB631206通訊作者孫曉峰男1964年生研究員博士生導(dǎo)師1引言高溫合金Superalloy是以鐵操鉆為基在600°C以上高溫環(huán)境服役能承受苛刻的機械應(yīng)力高溫合金具有高的室溫和高
6、溫強度良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能優(yōu)異的蠕變與疲勞抗力良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性廣泛應(yīng)用于渦輪發(fā)動機等先進(jìn)動力推進(jìn)系統(tǒng)熱端部件高溫合金研究的不斷不僅推動了航空航天發(fā)動機等國防尖端技術(shù)進(jìn)步而且促進(jìn)了交通運輸能源動力石油化工核工業(yè)等國民經(jīng)濟相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展80年代開始PWA1480CMSX-2CMSX-3SRR99等第一代單晶高溫合金出現(xiàn)以來單晶高溫合金的研究取得了突破性進(jìn)展隨著合金設(shè)計理論水平的提高和鑄造工藝技術(shù)的進(jìn)步以及Re元素的添加相繼岀現(xiàn)了以PWA1484CMSX-4ReneN5等為代表耐溫能力比第一代單晶高溫合金高約30°C的第二代單晶高溫合金［1-3］
7、和以CMSX-10ReneN6等為代表耐溫能力比第一代高約60°C的第三代單品高溫合金［4-6］近年來通過添加RuPtlr等元素又發(fā)展出以MC-NGTMS-138TMS-162等為代表的第四代和第五代單晶高溫合金［7-9］由于Re和Ru元素稀缺的儲量和昂貴的價格使得先進(jìn)單晶合金的成本成倍地增加制約了這些合金的推廣應(yīng)用單晶高溫合金當(dāng)前的發(fā)展重點之一是研發(fā)低成木合金通過優(yōu)化合金成分降低Re和Ru的含量在保證性能的前提下盡可能降低合金成本法國ONERA發(fā)展的無Re合金MC2已經(jīng)達(dá)到了第二代單晶高溫合金的性能水平［10］近來美國的GEC-M公司以及NASA在發(fā)展低成本合
8、金方而也取得了重要進(jìn)展［
