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600℃被認為是普通鈦合金的“熱障”溫度,進一步提高工作溫度受到蠕變、持久、組織穩定性、表面抗氧化等性能的限制。在500~600℃范圍內,與GH4169高溫合金相比,600℃高溫鈦合金在比強度、低周疲勞性能、抵抗疲勞裂紋擴展性能等方面有明顯優勢,因此,基于減重和提高推重比的目的,新型先進發動機對600℃高溫鈦合金有迫切需求。

國外典型的600℃高溫鈦合金有英國的IMI834、美國的Ti-1100、俄羅斯的BT36和BT41,其中IMI834在EJ200、TRENT系列、PW305、PW150等發動機上成功獲得批量應用。這些合金均以Ti-AlSn-Zr-Mo-Si作為主成分系,差異之處在于合金化含量以及加入其他β穩定化元素,如IMI834加Nb,BT36加W。十幾年來,國內幾家科研院所在600℃高溫鈦合金方面開展了大量研究 ,如北京航空材料研究院研制的新一代600℃高溫鈦合金TA29 、中科院金屬所研制的TA33。

圖1 TA29鈦合金整體葉盤鍛件

Fig.1 TA29titanium alloy compressor blisk forging

(a)I型[8];(b)II型(a)the I type[8];(b)the II type

圖2為TA29鈦合金典型整體葉盤零件。整體葉盤結構消除了盤、片分離結構存在的零件連接、裝配而引起的    零件之間的應力、變形和漏氣損失,使發動機的工作效率、質量可靠性有所提高。采用五坐標數控加工技術生產的TA29鈦合金整體葉盤零件,其外形尺寸、靜平衡、熒光檢測、表面殘余應力等均符合設計要求,TA29鈦合金整體葉盤零件通過了高溫超轉破裂、低循環疲勞、葉片振動疲勞強度考核。TA29鈦合金大規格棒材、整體葉盤鍛件和零件已具備小批生產能力。

圖2 TA29鈦合金整體葉盤零件

Fig.2 TA29titanium alloy compressor blisk parts

(a)I型;(b)II型(a)the I type;(b)the II type

TA29鈦合金因在620℃仍具有良好的蠕變抗力,在其他性能滿足設計要求時,可延伸至620℃左右長期使用。除在發動機領域具有很好的應用潛力外,TA29鈦合金在750~800℃仍能保持較高的抗拉強度,可在此溫度區間短時使用,應用于超高聲速導彈、火箭、飛行器、空天飛機等裝備的機體構件、蒙皮,以及所用發動機的高溫部件。

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