重型燃汽轮机叶片用材料和失效原因概述

摘要

叶片是重型燃气轮机的关键零件,其服役环境苛刻,需采用高性能的材料制作,以确保重型燃气轮机稳定、可靠运行.目前,重型燃气轮机叶片主要采用镍基高温合金制造,如IN-738、GTD-111、MGA1400、K44及单晶高温合金等.透平叶片的成形工艺也在不断发展,早期的镍基高温合金叶片均是锻造成形的.为提高透平叶片主应力方向(长度方向)的蠕变强度等性能,定向凝固精密铸造技术于1970年前后得到了快速发展和应用.但由于透平入口处燃气温度急剧提高,采用定向凝固技术生产的镍基高温合金叶片已不能满足使用要求,1980年前后又开发了用单晶制备透平叶片的技术并得到了应用.重型燃气轮机叶片长期在高温高压的燃气中运行,不但经受燃气的高温氧化和热腐蚀,还承受离心力和高压燃气产生的弯曲力,其失效形式有腐蚀、疲劳和蠕变等.不含或含少量铼的镍基单晶高温合金具有良好的综合性能,是我国重型燃气轮机叶片用材料的发展方向.