航空发动机用GH648合金的研究与应用

摘要

高温合金是航空发动机热端部件的关键材料，在先进的航空发动机中，高温合金材料的用量占总用量的40～60％。GH648为我国航空发动机用高温合金，本文针对该合金开展了研究工作。 GH648合金是苏-27发动机燃烧室主要采用的高温合金材料，用于制造安装边、整流罩、换热器等部件，品种有棒材、板材、环形件、管材等。作为一种新型的Ni-Cr基，随着其使用量的增加，已经逐渐引起高温合金界研究人员的重视，但是，相关的研究资料及内容还很少。所以，本研究中首先对GH648合金开展了基础性的研究工作，包括GH648合金主要合金元素对组织与性能的影响，GH648合金的第二相组成，GH648合金抗氧化性的研究以及热处理制度对GH648合金的影响等内容。在此基础上，研究了GH648合金高温变形过程中的动态响应特征以及其高温本构关系。上述研究工作，都为GH648合金材料在我国航空发动机领域得到广泛应用做了先期的准备工作。 GH648合金主要成分为：Ni-35Cr-5W-3Mo-1Al-1Ti-1Nb，其中用W、Mo进行固溶强化，用Al、Ti、Nb进行时效强化，并以B、Ce强化晶界。在GH648合金的研究过程中，发现GH648合金是一种非常优秀的高温合金，它通过固溶强化和时效强化提高合金热强性，尤其是铬含量高达35％，高铬一方面提高了合金的抗氧化性和耐腐蚀性，另一方面在800～900℃时效时析出的α-Cr相，使合金在高温使用时具有足够的强度，在国内尚无一种合金可完全替代。 GH648合金作为新一代燃烧室用高温合金，具有良好的抗氧化及抗热腐蚀性，在高温下有足够的强度，同时还具备比重低、比钴基合金成本低等特点，既能够减轻发动机的重量，又可降低飞机发动机制造成本。目前，GH648合金主要用于WQ66(10A的起动机)及AJI-31ф发动机大修易必件中的燃烧室和涡轮部件。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章高温合金的合金化原理及成形工艺

1.1引言

1.2高温合金的合金强化原理

1.2.1高温合金中基体元素的作用

1.2.2高温合金中合金元素的作用

1.2.3高温合金中微量元素的作用

1.2.4高温合金的强化形式

1.3高温合金的熔炼、铸造工艺

1.4高温合金的成形工艺

1.4.1高温合金的变形特点

1.5研究背景

第2章合金元素对GH648合金组织与性能的影响

2.1引言

2.2实验材料与实验方法

2.2.1实验材料

2.2.2实验方法

2.2.3研究目的

2.3试验结果与分析

2.3.1GH648合金的典型显微组织

2.3.2 C元素对GH648合金组织和性能的影响

2.3.3 Cr元素对GH648合金组织和性能的影响

2.3.4(Al、Ti、Nb)元素对GH648合金组织和性能的影响

2.3.5 N元素对GH648合金组织和性能的影响

2.4 GH648合金中主要合金元素的控制范围

2.5本章小结

第3章GH648合金的热处理制度研究

3.1引言

3.2实验方法

3.2.1实验材料

3.2.2实验方法

3.3 GH648合金棒材的固溶处理

3.3.1固溶处理温度对GH648合金棒材晶粒的影响

3.3.2 GH648合金棒材固溶处理状态的相组成

3.3.3固溶处理温度对GH648合金棒材显微组织的影响

3.3.4固溶温度对GH648合金棒材力学性能的影响

3.3.5 GH648合金棒材固溶处理温度的确定

3.4 GH648合金棒材的时效处理

3.4.1时效处理对GH648合金棒材相组成的影响

3.4.2时效处理对GH648合金棒材显微组织的影响

3.4.3时效处理对GH648合金棒材力学性能的影响

3.5 GH648合金棒材长期时效的组织稳定性

3.5.1实验方法

3.5.2长期时效对GH648合金棒材显微组织的影响

3.5.3长期时效对GH648合金棒材力学性能的影响

3.6 GH648合金板材的热处理制度

3.6.1固溶处理对GH648合金冷轧板材的影响

3.6.2 GH648合金板材固溶温度的选择

3.6.3 GH648合金板材热处理制度的选择

3.7本章小结

第4章结论

参考文献

致谢