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RENE150定向凝固高温合金涡轮叶片

摘要：

政府和工业界4年合作项目，属于MATE先进涡轮发动机材料项

目，经改善铸造和加工措施的基高温合金RENE150定向凝固转子

零件已经实行用于发动机测试。该部件制造用于CF6-50高压一级涡

轮转子叶片，本项目的目日勺是：（1）表明在推力可调、先进的商用

CF6-50发动机提（高燃油效率1.45%sfc）上提高运行温度的能力；（2）

改善叶片铸造工艺，该工艺容许叶片在保证质量W、J前提下不超过原

RENE80叶片制导致本的1.5倍。

本项目提成八个任务：

TASK1:包括涡轮叶片的设计和分析；

TASK2:包括合金制备和评估、机匣/关键机选择、初步铸造参数

设计；

TASK3:包括RENE150涡轮叶片外部涂层系统的适配和选拦；

TASK4:确定RENE150涡轮叶片铸造工艺，包括试制铸造过程

和项目铸导致本分析。

TASK5：包括涡轮叶片成品制造，该叶片用于部件试验；

TASK6:包括用于发动机试车的成品叶片制造；

TASK7:包括地面发动机RENE150涡轮叶片成品测试;

TASK8:地面发动机测试成果分析。

第二册文献是TASK5关键机试车成果和最终两个任务的结论。

RENE150高压涡轮叶片已成功完毕投产型DS铸造，有涂层和没有涂

层两种叶片机械和物理性能符合设计规定，叶片已完毕加速持久试

车，结论在第二册中分别给出。

1概述

本项目日勺任务是扩大先进的DS涡轮叶片合金Rene150在CF6-50

发动机P1一级涡轮叶片的应用范围。本次力展应用将许可

RENE15()提高运行温度(超过RENE80)以期实现商用发动机CF6-50

提高1.45%燃油效率。本项目将通过改善铸造工艺，使得该叶片制导

致本可以在不超过Rene80叶片1.5倍的前提下，完毕批量生产。

项目开始阶段使用日勺是1977年9月日勺RENE150性能数据(见表

1),初步设计分析确定RENE150材料应用于CF6-50叶片上时抗温

度、载荷和应力勺性能。该分析表明RENE150可应用于CF6-50一

级高压涡轮叶片设计。通过研究空气冷却模式，确定其对叶片温度、

应力和寿命的影响，并改善叶片冷却构造(对完毕发动机试车验证是

必须区I)。相对RENE80叶片，RENE150涡轮叶片冷却性能改善后实

现提高平均使用温度56℃(100T)o清除一排进气边冷却孔，如织1

所示，在叶片底部使用一种节流板控制进入叶片空气量。

与初始设计活动并行开展RENE15()合金的采购和验证工作以满足整

个项目需求。共采购1.6吨定型RENE150合金。该铸件已完毕基于

GE原则的测试验证，包括化学分析，可铸性、拉伸应力断裂测试。

四个陶瓷芯材料四个面层/陶瓷涂层组合被评估后用于叶片铸造过

程。基于Renel50合金溶液可铸性稳定性选用SR-731芯体。基于

表血粗糙度温度特性，选用氧化铝涂层/莫来石陶瓷涂层组合系统,

用于GE时迅速自动化多功能DS铸造过程。

TableI.Av4il^bleRen$150DataatProjectInitiation.