鑄造高溫合金是制造航空發(fā)動機的關(guān)鍵零部件的關(guān)鍵材料，其質(zhì)量直接影響航空發(fā)動機的壽命，關(guān)系到飛機的安全。為此成為所關(guān)注的熱點問題。
合金及其零件的材質(zhì)主要表現(xiàn)在合金內(nèi)在的氣體和雜質(zhì)含量，因為它是萌生裂紋的起源。為確保材質(zhì)，許多國家都制定了相應(yīng)的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，如G.E.公司的 P29TF-S7《高溫合金中微量元素的允許極限》，英國R.R.公司斯貝發(fā)動機有關(guān)材料（包括所用原材料）和鑄件的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。隨著航空發(fā)動機的發(fā)展，要求使用高性能水平的材料，如用定向、單晶合金制作為發(fā)動機的渦輪部件。其質(zhì)量要求也提高了，如美國Cannon-Muskegon公司生產(chǎn)的CMSX-4 第二代單晶合金其氣體雜質(zhì)含量是目前合金中最低的。
在我國，由于設(shè)備和工藝條件限制，現(xiàn)有高溫合金中氣體和雜質(zhì)含量一般高于國際標(biāo)準(zhǔn)。因此合金性能水平有限，且波動性較大，制造零件的合格率較低。國外著名發(fā)動機公司生產(chǎn)的渦輪、導(dǎo)向葉片合格率,實心葉片在90%左右，空心葉片（復(fù)雜型腔空心葉片）達(dá)70%，我國尚達(dá)不到這個水平。因此提高合金和精鑄件的純潔度是當(dāng)前我國冶金工作者一項重要任務(wù)，具有較大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
1 合金純潔度的基本要求
先進(jìn)航空發(fā)動機不僅要求材料有較高的性能水平，而且對材料的氣體夾雜含量也有較高的要求，以確保發(fā)動機的可靠性。就發(fā)動機渦輪葉片材料來看，隨著發(fā)動機的發(fā)展，由變形高溫合金發(fā)展到鑄造高溫合金；由等軸晶鑄造高溫合金發(fā)展到單晶高溫合金；由第一代單晶合金發(fā)展到第二、三代單晶合金。就一般鑄造高溫合金來說，合金中氣體含量一般在(5～10)×10－6,而單晶合金如CMSX-4氣體含量(1～4)×10－6。
合金中的雜質(zhì)含量：關(guān)鍵性雜質(zhì)元素Bi，Te和Tl小于 0.5×10－6；Ag，As和Pb，Sn小于5×10－6；雜質(zhì)元素的種類最多約達(dá)40種，除了關(guān)鍵性雜質(zhì)元素外，其它雜質(zhì)元素的總量小于400×10－6；單個雜質(zhì)含量最大不超過25×10－6。這是美國G.E.公司的要求。當(dāng)然不同材料、不同零件要求也有所區(qū)別，但是總的趨勢是對合金中氣體雜質(zhì)限量越來越嚴(yán)，已經(jīng)發(fā)展到要求制備高純度合金，如已經(jīng)制備了高純度的In718合金發(fā)動機關(guān)鍵零件。
2 提高純潔度的途徑
只有弄清合金中氣體和雜質(zhì)的來源，采取措施以有效地去除合金中的氣體和雜質(zhì)，才能從根本上提高合金的純潔度。 |
