渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)也開(kāi)始使用鈦合金了

渦輪盤用高溫鈦合金：渦輪盤在工作中受熱不均，盤的輪緣部位比中心部位承受較高的溫度，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。榫齒部位承受最大的離心力，所受的應(yīng)力更為復(fù)雜。為此對(duì)渦輪盤材料要求有：合金應(yīng)具有高的屈服強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度；良好的冷熱和抗機(jī)械疲勞性能；線膨脹系數(shù)要小，無(wú)缺口敏感性，較高的低周疲勞性能。

渦輪動(dòng)葉片用高溫鈦合金：渦輪工作葉片是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上最關(guān)鍵的構(gòu)件之一。雖然工作溫度比導(dǎo)向葉片要低些，但是受力大而復(fù)雜，工作條件惡劣，因此對(duì)渦輪葉片材料要求有：高的抗氧化和抗腐蝕能力；高的抗蠕變和持久斷裂的能力；良好的機(jī)械疲勞和熱疲勞性能以及良好的高溫和中溫綜合性能。

導(dǎo)向葉片用高溫鈦合金：導(dǎo)向葉片的第一級(jí)是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上受熱沖擊最大的零件之一。但由于它是靜止的，所受的機(jī)械負(fù)荷并不大。通常由于應(yīng)力引起的扭曲、溫度劇烈變化引起的裂紋以及過(guò)燃引起的燒傷，使導(dǎo)向葉片在工作中經(jīng)常出現(xiàn)故障。根據(jù)導(dǎo)向葉片工作條件，要求材料具有如下性能：足夠的持久強(qiáng)度及良好的熱疲勞性能；有較高的抗氧化和抗腐蝕的能力；如用鑄造合金，則要求具有良好的鑄造性能。

由于燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，各部位溫度和受力情況等差別較大，因此對(duì)材料的要求和選用就各不相同。燃燒室用高溫合金：燃燒室所受的機(jī)械應(yīng)力較小，但熱應(yīng)力較大，對(duì)材料的要求主要有：高溫抗氧化和抗燃?xì)飧g性能；足夠的瞬時(shí)和持久強(qiáng)度；良好的冷熱疲勞性能，良好的工藝塑性（持久，彎曲性能）和焊接性能；合金在工作溫度下長(zhǎng)期組織穩(wěn)定。

高溫合金的發(fā)展趨勢(shì)和新技術(shù)。為滿足新一代的燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)高性能材料的需要，除了在定向凝固鑄造技術(shù)和單晶鑄造技術(shù)等方面繼續(xù)發(fā)展以外，粉末高溫鈦合金技術(shù)和新型的抗高溫氧化、抗燃?xì)鉀_刷防護(hù)涂層技術(shù)也得了廣泛的應(yīng)用。粉末高溫合金技術(shù)：FGH51粉末高溫合金是采用粉末冶金工藝制備的相沉淀強(qiáng)化型鎳基高溫合金。該合金γ相的體積分?jǐn)?shù)為5左右，其形成元素的原子分?jǐn)?shù)為50%左右。合金盤件的制造工藝路線是采用真空感應(yīng)熔煉制取母合金，然后霧化制取預(yù)合金粉末，進(jìn)而制成零件毛坯。與同類鑄、鍛高溫合金相比，它具有組織均勻、晶粒細(xì)小、屈服度高和疲勞性能好等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前650度工作條件下強(qiáng)度水平最高的一種高溫合金。該種高溫金主要用于高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，如渦輪盤和承力環(huán)件等。

在目前的使用中，等離子噴涂CoCrAlSiY/ZrO2涂層主要應(yīng)用于高壓渦輪導(dǎo)向器上，而電子束CoCrAlSiY/ZrO2涂層主要應(yīng)用于高壓渦輪動(dòng)葉表面。等離子噴涂CoCrAlSiY/ZrO2剃度涂層是沿高溫合金基體至涂層表面的厚度方向上，ZrO2含量逐漸增加，CoCrAlSiY含量逐漸減少，表現(xiàn)出涂層成分剃度化分布，剃度涂層層與層間無(wú)明顯的成分突變，組織呈連續(xù)變化，大大提高了涂層與基材的結(jié)合強(qiáng)度。該種涂層最大厚度可達(dá)180μm，可降低100~150度的工作溫度。電子束：剃度涂層是通過(guò)制備一定直徑的靶材，當(dāng)電子束射擊靶材時(shí)，通過(guò)靶材中的元素蒸發(fā)和真空室中連續(xù)供給氧氣的技術(shù)，使金屬Zr和Y 原子在CoCrAlY涂層表面形成在Y2O3中穩(wěn)定的ZrO2涂層。涂層成分的變化通過(guò)控制電子束噴涂設(shè)備的功率來(lái)調(diào)整。該種涂層最大厚度可達(dá)120μm。

新型涂層技術(shù)：要提高燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片零件工作溫度和延長(zhǎng)其壽命，對(duì)防護(hù)涂層，特別是在可能熱腐蝕條件下工作的涂層提出了苛刻的要求。傳統(tǒng)的擴(kuò)散鋁化物涂層和滲鋁硅涂層已經(jīng)不能滿足高壓渦輪葉片抗高溫氧化和抗高溫燃?xì)飧咚贈(zèng)_刷的工作要求，只能用于低壓渦輪導(dǎo)向器和整流支柱表面的保護(hù)。兩種新型涂層—等離子噴CoCrAlSiY/ZrO2剃度涂層和電子束CoCrAlSiY/ZrO2剃度涂層已經(jīng)在燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片上得到了應(yīng)用，由于具有最佳成分的厚度，既滿足了葉片的工作條件要求又大大增加涂層與葉片基材的結(jié)合強(qiáng)度，極大地提高了葉片的使用壽命。