1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)
高溫合金是在20世紀(jì)40年代隨著航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的需要而發(fā)展起來,半個(gè)多世紀(jì)以來,發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪溫度從730℃提高到1677℃,推重比從3提高到10,帶動(dòng)了發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金材料的增長和制備技術(shù)的不斷進(jìn)步。目前世界上商用和航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)基本被通用、羅羅、普惠等幾家 巨頭壟斷。相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī),民用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)由于長壽命、高性的使用要求,對(duì)葉片等配件的循環(huán)參數(shù)要求比軍機(jī)還高。葉片從材料上要求為單晶結(jié)構(gòu),同時(shí)為進(jìn)一步提高使用溫度和性,結(jié)構(gòu)上大量采用級(jí)聯(lián)、雙層壁等 有利于散熱的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。由于我國在材料冶金、鑄造和壓力加工等工藝技術(shù)上的差距,無論是2016年將要投入使用的C919干線大飛機(jī),還是ARJ21支線客機(jī),配裝的都是 發(fā)動(dòng)機(jī)。鑄造高溫合金是指由合格的母合金重熔后直接澆注或定向凝固成零件毛坯或零件的高溫合金。按凝固方法可分為 鑄造等軸晶高溫合金、定向凝固柱狀晶高溫合金和單晶高溫合金。采用定向凝固工藝形成沿縱軸方向的柱狀晶粒,垂直于應(yīng)力方向的晶界,可使材料承溫提高20~25℃,熱疲勞壽命提高10倍以上。單晶葉片承溫能力在柱狀晶產(chǎn)品上又可提高20}25℃,壽命增加4倍。目前,幾乎所有 航空發(fā)動(dòng)機(jī)都以采用單晶葉片為特色,正在研制中的推重比為10的發(fā)動(dòng)機(jī)F119(美),EJ200(英、德、意、西),M88一2(法),P2000(俄)以及其他新型發(fā)動(dòng)機(jī)都采用單晶高溫合金制作渦輪葉片。國內(nèi)于20世紀(jì)80年代初開始進(jìn)行單晶合金的研制,在單晶材料及無余量精鑄渦輪葉片研制方面已經(jīng)取得重要進(jìn)展,我國逐漸掌握了單晶及單晶渦輪葉片鑄造技術(shù),但我國單晶葉片精鑄件毛坯合格率比較低,發(fā)達(dá) 的空心定向葉片和單晶的合格率可達(dá)到70%90%,而國內(nèi)同類葉片鑄件毛坯合格率一般不超過15%。
2、地面發(fā)電燃?xì)廨啓C(jī)
燃?xì)廨啓C(jī)的研制技術(shù)一直被 通用、日本三菱、德國西門子和法國阿爾斯通等跨國巨頭壟斷。而從國內(nèi)目前正在運(yùn)行的重型燃機(jī)看,我國發(fā)電設(shè)備制造業(yè)目前還不具備燃機(jī)整機(jī)自主制造能力和熱端部件的維修和制造能力。 對(duì)此項(xiàng)技術(shù)嚴(yán)格保密,嚴(yán)重制約我國重型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展。我國生產(chǎn)的燃?xì)廨啓C(jī)可分為兩類:一是引進(jìn)型,二是自主 型。引進(jìn)型燃機(jī)熱端部件全部 ,重型燃?xì)馊~片產(chǎn)品 價(jià)格為10億元/噸,該部分成本占整臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)的25%~30%。同時(shí)還會(huì)簽訂對(duì)應(yīng)服務(wù)合同,配件全部由原廠商提供。同時(shí) 公司在出售維護(hù)燃機(jī)熱端部件的同時(shí)會(huì)要求簽署補(bǔ)充設(shè)備維護(hù)協(xié)議,保修期內(nèi)(一般為10年)的配件需全部采用原裝配件,該部分價(jià)值可能比設(shè)備本身還高。由華清公司牽頭的我國自主 的70MW級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)目前處于施工期設(shè)計(jì)階段,預(yù)計(jì)2015年出樣機(jī)。中航工業(yè)黎明公司 的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的110MW級(jí)RO110重型燃?xì)廨啓C(jī)通過試驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)狀態(tài)。沈陽世新,黎陽發(fā)動(dòng)機(jī)等公司也利用原有航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行航改燃小型燃機(jī)的研制。
3、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)
高溫合金是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵材料,我國長征系列火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部分都采用了高溫合金材料。其它在各種導(dǎo)彈和無人機(jī)上,高溫合金無余量 鑄件也廣泛用于小型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī),如整鑄渦輪轉(zhuǎn)子、導(dǎo)向器、增壓器渦輪、尾噴口調(diào)節(jié)片等。 長程大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)采用Incone1718合金制造高壓導(dǎo)管,國內(nèi)研制的GH169合金管的疲勞壽命約為1Cr18Ni9Ti鋼管的3倍以上,具有良好彎管和焊接等工藝性能,還可用于發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子和主鈾。GH30金絲網(wǎng)多孔發(fā)散冷卻材料用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、制作噴注器面板,既作防熱材料又作結(jié)構(gòu)材料使用。GH131鐵基高溫合金旋壓管用于大型液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪燃?xì)膺M(jìn)氣導(dǎo)管,還用于900一1000℃使用的大型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室、隔熱板、渦輪進(jìn)氣導(dǎo)管,以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)的加力燃燒室、魚鱗片等oGH188A合金與 上 高型鉆基變形合金HS一188相當(dāng),用于液體火箭姿態(tài)控制器發(fā)動(dòng)機(jī)頭部與身部結(jié)合處的高溫彈性密封件。
4、艦船
艦船使用的動(dòng)力主要有蒸汽輪機(jī)、柴油機(jī)、核動(dòng)力、燃?xì)廨啓C(jī)和聯(lián)合動(dòng)力裝置。燃?xì)廨啓C(jī)具有蒸汽輪機(jī)和柴油機(jī)的優(yōu)勢(shì),是近年來發(fā)展起來的新型動(dòng)力裝置, 廣泛應(yīng)用,已成為世界上艦艇的主力動(dòng)力系統(tǒng)。美、英、蘇、德、日等國在20世紀(jì)70年代以后建造的大、中、小型水面艦艇的主動(dòng)力絕大部分采用全燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置或柴油機(jī)刁然氣輪機(jī)聯(lián)合動(dòng)力裝置,使船艦總功率 大幅提高。比如世界上使用 廣泛的艦用燃?xì)廨啓C(jī)— GE公司的LM2500型就是由TF39航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)改造的。我國燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)較為落后。我國有6艘驅(qū)逐艦使用了燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力系統(tǒng),但均是 產(chǎn)品。其中2006年底服役的“沈陽號(hào)”和“石家莊”號(hào)使用的仍是蒸汽動(dòng)力,成為21世紀(jì) 使用蒸汽動(dòng)力的新一代主力戰(zhàn)艦。
5、車輛
目前內(nèi)燃機(jī)機(jī)車或汽車等民用運(yùn)輸工具使用的渦輪增壓器選用的是細(xì)晶等軸晶高溫合金葉片。內(nèi)燃機(jī)機(jī)車主要是由北車集團(tuán)生產(chǎn),每輛機(jī)車兩臺(tái)高溫合金內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓,目前大連機(jī)車 所已具備生產(chǎn)能力。汽車用增壓渦輪葉片采用等軸晶高溫合金,目前國內(nèi)已有數(shù)家公司在研制生產(chǎn),年產(chǎn)量可達(dá)幾萬件。在戰(zhàn)車,目前世界上只有 將燃?xì)廨啓C(jī)作為主戰(zhàn)坦克動(dòng)力,美M1型系列坦克均裝配了小型燃?xì)廨啓C(jī)作為動(dòng)力,、啟動(dòng)快、馬力大。俄羅斯也曾列裝了一批燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力坦克,但在使用中燃機(jī)故障率 , 終放棄了該方案。南方動(dòng)力研制了一批坦克用燃?xì)廨啓C(jī)并進(jìn)行了裝車試驗(yàn),目前軍方對(duì)坦克動(dòng)力裝置采用的是往復(fù)式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。