飛機(jī)發(fā)動機(jī)用耐熱合金的發(fā)展――新一代蝸輪盤用Ni基超合金的國產(chǎn)化之路_圖文

1、 太 鋼譯 文 金 中 ， 用 了析 出強(qiáng) 化 機(jī) 理 來 進(jìn) 行 強(qiáng) 化 。必 利 須充 分 考慮 析 出相 固溶溫 度 的情況 下選 擇鍛 第 三 次重熔 過程 是在 真空 氛 圍下不 用 陶 瓷品 的真空 自耗 爐 再熔 解 的 ， 二 次 電極 作 將 為 自耗 爐 電極 在 銅 制 結(jié) 晶 器 內(nèi)熔 化 、 固 凝 （ 。 由于隨合 金 的高 純凈 度 增 加 ， 加 ） 再 上 比 大 的散 熱 ， 冷 卻 凝 固速 度 快 ， 故 因 此 減輕 了部 分成 分偏 析 、 化 了凝 固組織 ， 細(xì) 是 非 常有 效 的生產(chǎn) 方法 。 關(guān) 于三次重熔后夾 雜物 的變化 ， 電子束 用

2、 造溫 度 。析 出相 的分 散 作 為 強(qiáng) 化 相 的 同時 ， 又成 為 塑性 加工 時 變形 抗 力 增 大 、 降低 變 形 能 的原 因 。 鍛造 允許 溫 度 范 圍隨 合 金 而 不 同 ， 化 強(qiáng) 相 的固溶 溫度 越 高 的合 金 ， 與熔 點 之 間可 加 工 的溫度 區(qū) 間就 變得 越 窄 。換 言 之 ， 由于 工 法測定熔 渣量 進(jìn) 行 了評價 。其 實例 如 圖 所 示 ， 重復(fù)熔化純凈 度達(dá)到 了很 高 的水平 。 經(jīng)過 如 果要成 功 熔 煉 噸 級 規(guī) 模 的 實 用 鋼 錠 ， 藝 的可選 溫度 范 圍變小 ， 嚴(yán)重 的制 約生 產(chǎn) 。 將 實用 規(guī)模 重量

3、 級 合 金 的三次 重 熔鋼 錠 的開坯 鍛造 、 坯鍛 造 時 ， 據(jù)預(yù) 先進(jìn) 毛 根 合 金成 分 的偏 析 必 須 控制 在 允 許 的范 圍 內(nèi) ， 對 此 ， 須從 合 金 特 性 和 引起 成 分 偏 析 行 為 必 的制造 方法 這兩 個方 面進(jìn) 行合金 開 發(fā) 。 行 的高 溫試驗 結(jié) 果 設(shè) 定 鍛 造 的溫 度 范 圍 ， 結(jié) 果成 功地 鍛 造 出直 徑 的 圓盤 形 狀 毛 坯。 圓盤 的鍛造 最終 圓盤 形 狀 的 鍛 造 ， 熱 鍛 造 的最 終 是 工序 ， 要求 金 屬 組 織 大體 由 晶粒 粒 徑 的最 終 目 熱處 理前 的基 本組 織決 定 。 喧 特

4、別 因近 幾 年 的 近 網(wǎng) 形 狀 化 傾 向 ， 以 所 更 強(qiáng) 烈要 求有 更穩(wěn) 定 的鍛造 形狀 。 因此 ， 圓盤鍛 造 比開 坯 鍛 造 必 須 有 更 加 薜 瓣 嚴(yán)格 的工 藝控 制 。使用 的壓力設(shè) 備 應(yīng)具 有精 度高 的變 形速 度控 制 功能 和模具 加 熱 的功能 鋼 錠冶煉 法 （ 。 圖 ） 圖 三次重熔后 夾雜物的減少 另外 ， 變形 抗力 大 的 基 超合 金 采用 對 可靠 性 高 的模 鍛 工藝 時 ， 備 應(yīng) 有 大 的 沖壓 設(shè) 力負(fù) 荷 。 國 外 圓盤 坯 材 生 產(chǎn) 廠 家 的 壓 力 設(shè) 開坯鍛 造及 坯料 鍛 造 對 煉制 的鋼 錠進(jìn) 行熱

5、處理促 使 合金 成分 擴(kuò) 散 ， 后經(jīng) 過 高 溫 塑 性 加工 把 殘 留 的鑄 造 然 組 織調(diào) 整為 真正 的鍛 造組 織 。 中間坯材 是把 鋼 錠鍛 成 圓柱 狀 的 中 間坯 形 狀 ， 這個 過 程 的 鍛 造為 前半 程鍛 造 。 備 ， 是 數(shù)萬 噸級 的大 型 壓 力 機(jī) 。這 些 設(shè) 備 都 主要 是通 過 各 國 政府 出 資引 進(jìn) ， 然后 再 轉(zhuǎn) 移 到 民間 的 。相 比 之下 ， 日本 國 內(nèi)模 鍛 壓力 機(jī) 處 于劣 勢是 不言 而 喻 的。 另 外 ， 鍛 造工 藝 中根據(jù) 材料 特性 數(shù)據(jù) 、 在 材料 塑 性流 動 缺 陷 、 形 、 度 等 ， 數(shù)

6、對 鍛 變 溫 參 造 負(fù)荷 和再 結(jié) 晶 晶粒 度分 布 的模 擬技 術(shù)進(jìn) 行 了開發(fā) 。在 壓力 機(jī) 有 限 的負(fù) 荷 范 圍 內(nèi) ， 盡 應(yīng) 量 生產(chǎn) 出具 有微 細(xì)再 結(jié) 晶組 織 的 產(chǎn) 品 。圖 所示 是 關(guān) 于實用 鑄 造 、 造 圓盤 合 金 鍛 的圓盤 鍛造 模擬 的例子 。 國外 的坯材 生 產(chǎn) 廠 家 ， 設(shè) 備 和技 術(shù) 非 對 常重 視 ， 可分 為 坯 材 生 產(chǎn) 廠 家 與 圓 盤鍛 造 廠 家， 但為 了方 便顧 客 和制造 綜合 工 藝 ， 新 的 在 合金 工 藝設(shè)計 時 考慮 了發(fā) 揮一 貫制 聯(lián)合 企業(yè) 的生產(chǎn) 優(yōu)勢 。 基 超 合金 ， 別 是 圓盤

7、用 的 高 強(qiáng)度 合 特 年 第 期 荷更 大 的鍛造 壓 力 機(jī) 的必 要 性 進(jìn) 一 步提 高 。 希 望能 引進(jìn)這樣 的高檔設(shè) 備 。 開發(fā)中的 合金坯模 擬圓盤 ， 造 鍛 坯 材例 示于 圖 。 圓盤鍛造 成 的坯 材 經(jīng) 鍛 造 熱 處 理 、 械 機(jī) 加 工 ， 后進(jìn) 行無損 檢查 。 然 圖 合金 圓 盤模 擬 形狀 試 制 品 圖 圓盤鍛 造用 模鍛壓力機(jī) 可靠 性 檢 查技術(shù) 實用 圓盤坯 材 的質(zhì) 量 ， 根 據(jù) 規(guī) 定 的制 要 造工 藝條 件 制 作 ， 進(jìn) 行 無 損 檢 查 來 確 認(rèn) 。 并 （）溫 度 造速 度 鍛 無損 檢驗 的 主要 項 目有 超 聲 波

8、探 傷 、 光探 螢 傷、 金屬 組織 檢查 、 尺寸檢 查等 。其 中對坯 材 內(nèi)部實施 的超 聲波探 傷檢 查尤 為重要 。因此 超 聲波檢 查員 的技 術(shù) 水平 至 關(guān) 重 要 ， 以要 所 認(rèn)真挑選。另外 在 一 類 （ ） 準(zhǔn) 中對 超聲 波探 傷也作 標(biāo) （ ） 度 造速 度 溫 鍛 了具 體規(guī) 定 （ 。 圖 ） 圖 圓盤鍛造的模 擬例 （ ： 上 壓力機(jī)外觀 ； ： 下 工件與模具） （ 合金 ： 、 溫度 ： （ ） ） （ ） 日本 國 內(nèi)坯 材生產(chǎn) 廠家 的塑性 加工模 擬 技術(shù) 與 國外 的坯 材生 產(chǎn) 廠 家 相 比并 不 遜 色 。 但是 ， 隨著 飛機(jī)發(fā) 動機(jī) 功

9、率 的高輸 出化 ， 有需 要更 大直徑 的圓 盤 的傾 向。 同時 ， 由于 高 強(qiáng) 度合 金 的高溫 變形 抗 力 有 增 大 的傾 向 ， 以 所 在新 一代 圓盤 材 的 實用 化 中 ， 求有 鍛 造 負(fù) 要 圖 水浸超聲波探傷檢查 太鋼譯文 要 繼續(xù) 開發(fā) 能利用 數(shù) 字處理 和 利用 多次 波來 識別 微 細(xì)物 的相 控 陣 超 聲 波 利 用技 術(shù) 。 估計 在 不久 的將來 這種 技術(shù) 就有 可 能用 于飛 機(jī)發(fā) 動機(jī) 圓盤 坯材 的探 傷 。 料 規(guī) 范等 還必 須得 到航 空 當(dāng)局 的認(rèn) 可 。由于 設(shè) 計所 需 的參 數(shù)涉 及從 物理 特性 到機(jī) 械特 性 的多個 方

10、面 ， 以數(shù)據(jù) 量 非 常龐 大 ?，F(xiàn) 在 由 所 ） 國 （ 與 另外 ， 與檢 查 相 關(guān) 的熱 處 理 工 藝 也 非 常 重要 ， 近幾年 得到 了每個 發(fā) 動機(jī)廠 家認(rèn) 可 ， 并 根據(jù) 國 際 特 殊 工 藝 相 互 認(rèn) 證 制 度 （ 外 發(fā) 動機(jī)生 產(chǎn) 廠家共 同開發(fā) 的 民用航 空發(fā) 動 機(jī) ， 用 的是 國外 廠 家 的基 礎(chǔ) 數(shù) 據(jù) 要 想 在 使 日本 國 內(nèi)開 發(fā) 發(fā)動機(jī) 并使 用 國 內(nèi)廠家 制作 的 基 礎(chǔ)數(shù) 據(jù)需 要 巨大 的成本 。 驗證 試驗 ） 開展 了通 用化 活 動 。國 內(nèi)取 得認(rèn) 證 的活 動也 已經(jīng) 開始 ， 業(yè)績 也在 不 斷地增 加 。 基

11、礎(chǔ)數(shù) 據(jù) 飛機(jī) 用材 料 是 經(jīng) 驗及 試 驗 確立 的材 料 ， 蝸 輪盤 投 入使 用 的 時候 ， 除取 得 基 礎(chǔ) 數(shù) 據(jù) 之外 ， 還必 須 包括設(shè) 計 、 制造 在 內(nèi) 的綜 合 發(fā) 動 機(jī)配 件 都 須 在 真 實 環(huán) 境 下 進(jìn) 行 可 靠 性 試 必須滿足聯(lián)邦航空局的規(guī)定要求 。所 以在飛 機(jī)發(fā) 動機(jī) 上采 用 新 合 金 都 必 須有 再 現(xiàn) 性 、 可 靠性 高 的基礎(chǔ) 數(shù) 據(jù) ， 這些 基 礎(chǔ) 數(shù) 據(jù) 要 達(dá) 到 實 際應(yīng) 用需 很 長 時 間 。圖 所 示 是 基 礎(chǔ) 數(shù) 據(jù) 驗 。這 些試 驗 非 常 重要 ， 須 經(jīng) 過 充分 的 循 必 環(huán) 試驗 才能 充分 完

12、成 數(shù)據(jù) 的驗 證 。試驗 包 括 微 小 圓盤運(yùn) 轉(zhuǎn)試 驗 （ ）旋 轉(zhuǎn) 試驗 臺試 驗 圖 、 和 裝入 發(fā)動 機(jī) （ ） 行 的驗證 試驗 等 。 圖 進(jìn) 的形 象 圖 。發(fā) 動機(jī) 生產(chǎn) 廠 家除這 些基 礎(chǔ)數(shù) 據(jù) 外 ， 要有 專業(yè) 性 高 的數(shù) 據(jù) 。 還 圖 基 礎(chǔ) 數(shù) 據(jù) 的形 象 圖 圖 微 小 圓 盤 的 試 驗 圓盤 的設(shè) 計 要 符 合 已確 立 的設(shè) 計 規(guī) 范 、 工 藝方 法 ， 應(yīng) 用各種 坯 材 的基 礎(chǔ) 數(shù)據(jù) 、 要 安全 系數(shù)進(jìn) 行設(shè) 計 。作 為配件 的使 用 壽命要 根據(jù) 積 累 的基礎(chǔ) 數(shù) 據(jù) 、 用 試 驗 來 實 際計 算 。這 應(yīng) 些 基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)

13、 要 根 據(jù) 各 種材 料 、 種 晶粒 度 分 各 別作 出 。制作 新 配件 時 ， 過 破 壞 試 驗 來 確 通 認(rèn) 能否 滿足 基礎(chǔ) 數(shù)據(jù) 的要 求 。 這 些基 礎(chǔ)數(shù) 據(jù)各 發(fā)動 機(jī)生 產(chǎn)廠 家 都有規(guī) 定 ， 常用 多個熔 煉 爐制 造幾個 圓盤坯 材 ， 通 材 圖 裝入發(fā)動機(jī)的試驗 重要 。 年 第 期 結(jié)束語 另外 ， 再現(xiàn)性 、 可靠 性所 必須 的材料數(shù) 據(jù) 積累， 必須 經(jīng) 過長 時 間 的驗 證 。這 樣 如 果 圓 今后為了積極開展 本國產(chǎn)高性能蝸輪 盤搭 載發(fā) 動機(jī) 的開 發(fā) ， 可 用 于 民用 飛機(jī) 發(fā) 也 動機(jī) 的新 型合金 的開 發(fā) ， 高性 能 、 成

14、本 蝸輪 低 盤材 是在 短時 間 內(nèi)開 發(fā) 的 ， 為材 料 、 件 的 作 部 風(fēng) 險性 就很 高 。因此 ， 圓盤 材 的 國產(chǎn)化 還 要 經(jīng) 過較 長 的時間才 能逐步 實現(xiàn) 。 盤 材制造 工藝 的開 發(fā) 等及 引進(jìn) 必要 的設(shè) 備 ， 這些 才是 理想 的舉止 。特別 是作 為發(fā)動 機(jī) 的 每個部件 ， 通 過無 損 檢 驗技 術(shù) 的 提 高 與設(shè) 要 計技 巧 的聯(lián)合 ， 大 限 度 的發(fā) 揮 出部 件 的功 最 能， 才不 會迷 失材料 開發(fā) 的方 向 ， 這一點 非 常 譯 自 與鋼 日文 ） 鐵 （ （ 上接 第 頁 ） 結(jié)論 情 況下采 用 了試 驗設(shè) 備 。 對標(biāo) 準(zhǔn) 中所 要 求 的試 驗壓 力 、 裂壓 力 爆 和疲 勞性 能進(jìn)行 了檢 測并 證 明對 于所 有研發(fā) 本項研 究 的最終 目的是研 發(fā)一 種重量 輕 的采 用 高強(qiáng) 鋼 制 造 的 罐 體 。根 據(jù) 新 的 歐洲 標(biāo)準(zhǔn) ， 采用現(xiàn) 有 的 高強(qiáng) 鋼來 制 造新 型氣 罐具有 非常 大 的潛 力 。 的雙相 鋼氣 罐 樣 品都 符 合 標(biāo) 準(zhǔn) 的 要求。 另外 ， 對輕 質(zhì) 鋼氣 罐 進(jìn) 行 了循 環(huán) 壽命 評 測， 結(jié)果 證 明 ， 與在 市場上 現(xiàn)有 的其 它類 型的 用 于此 用途 的高 強(qiáng)鋼 的選 用基 于 以下兩 點考 慮 ： 氣 罐相 比 ， 雙相