国产第三代低成本低含铼单晶DD90详细数据

1、镍基单晶高温合金是近几十年来在少数发达国家中采用单晶技术生产的新型材料，该材料用 做航空发动机叶片，可显著提高发动机的工作温度和发动机功率，对航空工业产品的更新换代具有重要的意义。多年来人们在合金成分设计，冶金工艺，单晶制备，晶体 缺陷及蠕变机制等方面进行了大量的研究工作，研究成果层出不穷。到目前为止，已经有五代单晶高温合金相继问世。而我国在单晶高温合金的研制方面，还处于落后状态。 单晶高温合金的高强度是多种强化机制和多种元素共同作用的结果。因此，单晶合金成分、 工艺的改变对合金的组织与力学性能的关系的影响是一个较为复杂的问题。本工作的试验材 料主要选用正在研制的低含徕的第三代单晶高温合金DD

2、90，该合金具有高强度、低成本的 特点。研究其组织与性能之间的关系不仅可以为合金的研制提供直接图3.5为DD90合金在1320C/4h，AC处理条件下的显微组织。从图中可以观察到1320C 时合金在共晶区产生初熔。由此可以确定合金初熔点为1320C。经过标准热处理后DD90合金在各种试验条件下的持久性能数据列于表3.4中。可以看出: 无论是在高温还是较低温度下，合金都具有较高的延伸率，说明该合金具有较好的塑性。将试验所得的持久寿命的数据与典型第二代单晶高温合金CMSX-4的持久寿命 比较发现，在几种持久条件下DD90持久性能远高于典型第二代单晶高温合金CMSX 一 4国外单晶合金的发展第一代：

3、PWA1480美 F100-220ReneN4美 F110-129 CFM56-5SRR99英 RB211 RB199AM3法 M88-2水C32第二代：俄AA-31PWA1484美 PW4000 系列 V2500ReneN5美 GE90CMSX-4美 EJ200 RB211水C36 俄2%Re，不含Ta，持久强度却能达到第二代水平，原因之一就是加入稀土元素。第三代：ReneN6 美CMSX-10 美（两种牌号铢的含量最高分别达5.6%、7%，难熔元素的总含量（Re、Ta、W、Mo）高达20%）TMS-75 日 Re 含量 5%第四代：RR3010 英 TrentTMS-138 日 2%RuM

4、C-NG 法 4%Ru第五代：TMS-162 日 Ru 含量 6%1.高温合金高温合金是随着航空航天技术的发展需要而发展起来的一种高温结构材料，经过几十年 的发展，各国均建立了各自的高温合金系列，主要用于发动机的涡轮叶片、涡轮盘和燃烧室 等。目前，高温合金仍在航空、航天发动机材料中扮演主要角色，在航空发动机中用量约占 55%左右。从发展现状来看，高温合金已从传统铸造多晶高温合金、定向凝固柱晶高温合金 和变形高温合金向单晶合金、机械合金化高温合金、粉末冶金高温合金和细晶铸造合金等发 展。美国和欧洲受其航空航天工业的推动，在高温合金领域居世界领先水平。日本最近完成 了国家规模的发展高温合金计划，重

5、点是发展单晶高温合金，并将其用于航空航天工业。单晶合金至今已发展到第三代产品，主要用于发动机涡轮叶片。如美国的Rene N6和 CMSX-10，其铢的含量高达6%，难熔元素的总含量（Re、Ta、W、Mo）高达20%，CMSX-10 蠕变强度是现有单晶合金和镍基合金中最高的，使用温度比第二代产品Rene N5和CMSX-4 约高30C，达到了 1100C。目前正在设计具有更高强度的CMSX-10+合金。日本研制的单 晶合金TMS26的耐热温度比第二代产品PW1484高37C。迄今，世界上单晶合金的最高性 能可达1125C、140MPa和100h。预计本世纪末，航空航天发动机的涡轮叶片应将主要采

6、用单晶合金。最近，法国为火箭发动机涡轮泵研制了一种耐氢的镍铁合金THYMONE8叶片， 在氢脆环境下具有高的疲劳性能。5.6）机械合金化高温合金是靠添加少量氧化物弥散质点强化，用机械合金化方法制备的高温 合金，主要用于制造燃烧室和涡轮叶片等，主要产品有英国的MA754、MA600、MA956和 MA957等，新型合金有RSR185、RSR143等，使用温度远高于定向凝固柱晶合金。但要取 代单晶叶片、尚需改进其成型和涂层工艺。粉末高温合金主要用于航空航天发动机涡轮盘，至少粉末涡轮盘合金已发展到第三代双 性能组合盘，如美国的AF115+MERL76组合盘，AF115合金为高温抗蠕变合金，用于高温

7、区，MERL76为高强度合金用于中低温区，已在90年代用于高性能发动机F-119 上, 1995 美国将双合金涡轮盘转移到IHPTET的第2阶段。俄国在米格29和31等多种发动机上使用 粉末高温合金、目前大量使用的是第一代合金，使用温度在700 C，正在研制第二代产品， 使用温度为750C 7）铢是一个非常稀少而且分散的元素，在地壳中的含量仅由10-7%。主要存在于辉钼矿中。 可由冶炼辉钼矿的烟道尘中获得的Re2O7。然后加入KCl,再用氢还原而制得一种金属元素， 熔点3180C，高熔点金属之一，用来制造电灯丝、人造卫星和火箭的外壳、原子反应堆的 防护板等，化学上用做催化剂，可用来制造特种白炽

8、电灯泡及高电偶。铢和钨、铁形成合金， 硬度很高，抗磨性和抗腐蚀性很强。它对很多化学反应具有高度选择性的催化功能，因此， 也常用作催化剂铢属稀有金属，是地球上储量很少的有色金属之一，其克拉克值仅为7x10-8 （w），全球已探明 储量约2500t.战略金属铢军事用途独特美日悄悄囤积视为珍宝铢主要用于生产航空发动 机叶片、制造类似陀螺仪的高精设备、合成高辛烷值汽油。美国和德国还获得了制造铢过滤 器净化汽车尾气的专利技术的最大用途是作石化工业上的催化剂。目前，世界上铢在这方面的消耗量占总消耗量的60% 以上。含铢的钽、钨合金被认为是最耐高性能，已成为宇航、火箭和导弹等方面的重要材料。 钨铢热电偶最高

9、可测3100C的高。铢钨合金用来制造电子管阴极，寿命比钨长100倍，用 于制造电接触器，特别是制造海船永磁发电机接触器，经久耐用。镀铢（如航天器金属表面） 的金属可增加耐磨性能。含铢的钽、钨合金被认为是最耐高性能，已成为宇航、火箭和导弹等方面的重要材料。钨铢 热电偶最高可测3100C的高。铢钨合金用来制造电子管阴极，寿命比钨长100倍，用于制 造电接触器，特别是制造海船永磁发电机接触器，经久耐用。镀铢（如航天器金属表面）的 金属可增加耐磨性能。据报道，世界最大铢生产商美国钼金属公司尽管产量已达顶点，但是供应仍难易满足其远期 客户的需求。因此不得不从现货市场追加购买量，但是现货市场供应更为紧张。

10、目前铢的生 产及技术没有任何问题，主要是取决于获得充足的原材料钼。据了解，铢的主要消费部门是 铢基合金，用于飞机引擎和其它应用部门。尤其是最近以来飞机引擎业进入市场大量购买铢， 进一步刺激价格上涨。据了解，高铢酸铵的高附加值产品铢粉粒供应更为短缺。目前我国铢的保有储量为237吨。铢几乎全部伴生于钼矿床中，集中分布在陕西金堆城 钼矿、河南栾川钼矿、吉林大黑山钼矿、黑龙江多宝山铜（钼）矿等矿床中，合计占全国铢 总储量的近90%。在铢的市场需求方面，我国铢产量远远无法满足其需求量，特别是近几 年来我国航空航天技术的快速发展，使得这一供需矛盾进一步恶化。在铢的供应方面，由于 江西铜业集团公司在科技攻关项目“铜冶炼还原终液中回收铢酸铵”获得突破，在实施中2004 年形成了年产1800公斤的生产能力，该集团公司成为全国最大的铢生产基地。江西铜业集 团铢占我国产量的40%。（我国铢总产量4.5吨）在技术上，我国铢行业生产技术与国际相 比还有较大差距。1983年成都理工大学教授张如柏在四川马边，犍为，沐川境内红层砂岩中发现了铢钼矿物， 遂进行科学研究。确定沐川钼矿物与世界所有钼都不同，沐川钼含有水分子，于是张教授把 它命名为沐川矿，在美国权威