bstract

-base superlokalgjutna material ger en enastående balans av hög temperaturstyrka, trötthetsmotstånd, oxidationsbeständighet och beläggningsprestanda och kan framställas till mycket täta toleranser i extremt komplexa konfigurationer, såsom axiell och centrifugal integrerade gjutna turbinhjul. Som ett resultat används gjutna superlegeringar i de mest krävande applikationerna av Aero och industriella gasturbinmotorer. Användning av dessa material expanderar till mindre mikroturbin, turbojet, turboladdare och missilmotorapplikationer på grund av denna unika kombination av önskvärda egenskaper. Detta dokument kommer att presentera en översikt över tillämpningen av investeringsgjutna Ni-base-superlegeringar och processkapacitet till små turbin- och missilmotorer.

 

nintroduktion

-nickel-base Superalloy-material har omfattande tillämpning i den heta turbinsektionen av Aero och industriella gasturbinmotorer. Traditionellt börjar varm sektion gasturbinlegeringsutveckling med motorkrav som inte kan uppfyllas av befintliga legeringar, t ex högre temperatur, styrka eller hållbarhetskrav. Cast Nibase superlegeringar ger en unik kombination av egenskaper som är lämpliga för dessa krav, som också är tillämpliga på små turbin- och missilmotorer.

/Superlegeringar omfattar en grupp legeringar, baserat pånickel, järn eller kobolt, som utnyttjas strukturellt vid driftstemperaturer på 538 ° C (1000 ° F) eller högre. Superlegeringar uppvisar överlägsna förhöjda temperaturegenskaper och används i applikationer som involverar de hetaste temperaturerna och \\ eller högsta spänningar i gasturbinen, oftast turbinblad (eller hinkar), skovlar (eller munstycken), integrerade hjul, skivor och förbränningskammar. Förutom att bibehålla hög hållfasthet vid driftstemperaturer somnärmar sig 85% av smältpunkten uppvisar dessa material god varmkorrosion och oxidationsbeständighet som krävs i gasturbinmiljön. Också kan superlegeringar vara ekonomiskt gjutna i komponenter i komplexa former och \\ eller interna konfigurationer med kontrollerad enhetlig mikrostruktur infördes först i militära gasturbinmotorer under andra världskriget och tekniken har avancerat dramatiskt sedan den tiden. Kontinuerliga inkrementella material Förskott har introducerats med gjutningsprocessutveckling och optimerade legeringar \"Hop/scotching\" varandra för att avancera den övergripande materiella kapaciteten. Dessa framsteg inkluderar konventionellt gjutna, equiax (EQ) -legeringar, riktade stelnade (DS) och enkelkristall (SX) gjutna komponenter. Detta dokument kommer att diskutera egenskaperna och tillämpningarna av varje gjutningsteknik, tillsammans med exempel på legeringar och egenskaper.

 -

Gjutningsprocessutveckling     

Figur 1. Casting Technology Progression

  

- &#

&/-

, Equiax (EQ) legeringar. Equiaxgjutningar används i de flesta applikationerna, inklusive statiska och roterande delar, integrerade hjul och konstruktionskomponenter. Fastighetskrav inkluderar hög temperaturkryp och trötthetsstyrka, duktilitet och svetsbarhet för både tillverkning och reparation./

the Introduktion av riktningsförstärkning producerade gjutgods med kolumnarkorn parallellt med den höga stressbelastningsriktningen av roterande delar (Figur 1) [1]. Dessa gjutningar realiserade signifikanta vinster i kryprupture-styrkan och LCF-livet på grund av eliminering av korngränser tvärgående mot den höga spänningsbelastningsaxeln och minskad mikroporositet som härrör från den långsamma rörliga stelningsfronten inneboende i DS

teknik . DS-legeringar specificeras typiskt för roterande delapplikationer, såsom 2: a och 3: e stadsturbinblad, varvid101; EQ-legeringar ger inte tillräcklig krypstyrka.

-

Ytterligare förlängning av DS Casting Technology var införandet av enstaka kristallprocesser, banbrytande av PrattWhitney Aircraft [2] som eliminerade alla korngränser och följaktligen behovet av korngräns förstärkningselement, såsom C, B, HF och Zr. Eftersom dessa element är smältpunkt depressiva, förbättrades temperaturförmågan hos SX-legeringar signifikant. Enstaka kristalllegeringar används i de mest krävande höga stresshög temperaturmotorapplikationer som 1: a steg turbinblad och skovlar och förbränningskomponenter. Fördelarna med SX-gjutgods innefattar förbättrad creeprupture, trötthet, oxidation och beläggningsegenskaper, vilket resulterar i överlägsen turbinmotorprestanda och hållbarhet [2

6]. Dessutom behåller enstaka kristalllegeringar en högre del av deras tjocka sektionslivslängd, eftersom väggtjockleken reduceras (Figur 2) [7].

figurera 2. bristningsliv vs. provtjocklek som visarnytta av SX Castings Over DS-EQ

\\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\nAdvanced superalloy material \\n \\n \\n \\n \\nadvanced superalloy material har introducerats för att svara på branschbehov för förbättrade legeringsfastigheter. EquiaX Alloys CM 939 Svetsbar®, cm 247 LC® och cm 681 LC®, DS-legeringar cm 247 LC och cm 186 LC® och SX-legering CMSX \\n4® är representativa för dessa förbättringar. \\ N \\n \\n \\n \\n \\ NCM 939 Svetsbar® Alloy \\n \\n \\n \\n \\n 119 Legering (Tabell 1 [8]) utvecklades i slutet av 1960-talet av det internationellanickelbolaget. Denna 22% krom (CR), varmkorrosionsbeständig legering har sett bred applikation i marknaden för industriella gasturbin (IGT) för equiaxed skovlar, segment och brännare. Men i 939 gjorda är svåra att reparera på grund av marginell duktilitet och tillhörande legeringskemi design. \\ N \\n \\n \\n \\n \\n \\ns Ett resultat av dessa svårigheter, Cannon \\ Nmuskegon utvecklade en modifierad version av i 939 Legering för förbättrad reparationsvetsbarhet och mekaniska egenskaper, med tonvikt på legeringsduktilitet. En optimerad AIM-kemi utformades med signifikant reducerad Al, Ti, TA och CB (och följaktligen, lägre volymfraktion gammastraktfas) jämfört med standard i 939, optimerad B, Zr och C-halt och dramatiskt förbättrad legeringsrenhet för S, P, N, o och si. Denna proprietära komposition betecknades cm 939 svetsbar legering. \\ N \\n \\n \\n \\n