高合金化高溫合金的發展及特點

渦輪盤是發動機的重要熱端部件，要求具有高的持久和瞬時拉伸強度，低的缺口敏感性，高的塑性儲備，高的低周疲勞性能和抗裂紋擴展的能力，以及良好的組織穩定性和工藝塑性。鎳基變形高溫合金可以滿足這些使用要求，因而成為燃氣渦輪發動機渦輪盤和最后幾級壓氣機盤用最關鍵的材料。為了提高渦輪盤合金的使用溫度，往往加入大量的合金化元素，高合金化高溫合金應運而生。例如，美國發展的 Gatorized Waspaloy，Udimet720Li和前蘇聯發展的 742，79 等合金。這些高合金化鎳基變形高溫合金為現代航空航天發動機的發展提供了一類十分重要的渦輪盤材料。

高合金化高溫合金的突出特點是合金化程度非常高，這些合金化元素分別起到固溶強化、時效強化以及晶界強化的作用，從而使合金具有很高的高溫性能。然而，隨著合金化程度的提高，合金的熱加工性能變得很差，主要表現在塑性低、變形抗力大、加工溫度范圍窄等方面。為了解決以上問題，通常采用擠壓開坯、等溫鍛造、超塑性成形和粉末冶金等先進的制造工藝，并成為變形高溫合金重要的發展方向。

在高合金化、難變形高溫合金的發展方面，歐美比較注重粉末合金的發展，而俄羅斯在發展粉末冶金工藝的同時，也十分重視發展熔煉加變形的生產工藝，并取得了重大突破，生產的渦輪盤的質量和性能可與粉末盤相媲美。俄專家認為，用熔煉加變形工藝生產高性能渦輪盤，成本比粉末盤低得多，質量比粉末盤更為可靠。因此在俄國生產的軍用和民用發動機上，熔煉加變形工藝生產的渦輪盤仍占重要地位。

目前我國也在積極發展粉末渦輪盤，但一些關鍵工藝還沒有完全掌握，粉末盤的工業應用尚需開展大量工作。除工藝復雜外，粉末盤還存在成本高等問題。鑒于俄羅斯采用熔煉加變形工藝生產難變形合金大型航空渦輪盤方面的成功經驗，同時考慮到我國目前的加工條件，發展用熔煉加變形工藝生產的航空渦輪盤，在未來相當長的時間內，仍具有十分重要的應用前景。