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铼的应用依然存在很多不确定性

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铼的应用依然存在很多不确定性

发布日期:2018-10-29 作者: 点击:

“铼”如何追赶单晶合金的发展脚步

让我们来看看“铼”这个后来者,是如何追赶单晶合金的发展脚步的:

      第一代单晶合金,以美国PWA1480(用于F100-220发动机)、ReneN4(用于F110-129 CMF56-5发动机),英国SRR99(用于RB211 RB199发动机)、法国AM3 (用于M88-2发动机)和苏联ЖС32(用于АЛ31Ф发动机)为代表。这一代单晶合金,是不含铼的。

     第二代单晶合金,以美国PWA1484(用于PW4000发动机)、CMSX-4(用于EJ200发动机),英国RenaN5(用于GE90发动机)、俄国ЖС36为代表。

部分第二代单晶合金,开始采用了铼。比如ЖС36,采用了2%的铼。CMSX-4 (合金成分为Ni-9Co-6.5Cr-6W-6.5Ta-5.6Al-3Re-1Ti-0.6Mo)采用了3%的铼。

     第三代单晶合金,以美国ReneN6 、CMSX-10为代表,两种牌号铼的含量最高分别达5.6% 和7%,难熔元素的总含量(Re、Ta W Mo)高达20%。日本的TMS-75也是第三代,含铼5%。

     第四代单晶合金,以日本的TMS-138和MC-NG为代表。二者分别含铼5%和含铼4%,同时加入Ru

     第五代单晶合金,以日本的TMS-162为代表。含铼6%。

     从上述情况看,含铼成分增加,正在成为单晶合金化学成分的主要特征和发展趋势之一。第二代单晶合金终于加入了铼,并成功用于航空发动机,这说明人们对于铼的强化机理终于有了一定的了解。

      相比艰难的理论研究,实践的对比分析更加明朗化的展现了铼的应用优势:美国第三代单晶合金CMSX-10与CMSX-4相比:拉伸性能相当,高温蠕变性能比CMSX-4高出30℃。至1163℃,CMSX-10仍比CMSX-4强得多。前者的可用温度可达1204℃。如果按蠕变到1%的时间来比较,应力为207MPa时,CMSX-10仍比CMSX-4高出36℃;应力为138Mpa时,高25℃。CMSX-10在980℃/248MPa条件下,蠕变到1%的时间比其他合金长4.6-80倍。CMSX-10尽管其Cr含量低,但其抗氧化抗腐蚀性能仍与CMX-4相当。

       当然,我们也应该看到铼的应用依然存在很多不确定性。一方面:大量难熔元素(尤其是贵金属Re,Ru)的加入在提高合金性能的同时也提高了合金的成本。据估算,第二代单晶高温合金元素加入了3%的Re之后成本提高了70%。另一方面,尽管多国的第三代甚至日本的第五代单晶合金都有了正式合金牌号,但目前的资料尚未表明其大规模应用在型号发动机上(F119用的还是二代单晶)。这进一步说明了理论研究和生产工艺的难度和风险。


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