叶片和齿根
主要零部件:
叶片,风扇,圆盘和叶轮
材质:
Ti6Al4V, Inconel, CFRP
钛合金在高温下保持强度,并且导热率低。
铬镍铁合金是一种高温合金,具有耐高温腐蚀,抗氧化和抗蠕变性的独特组合。
新型材料CFRP(碳纤维增强聚合物)很适合使用在风扇中。
Alpha-Beta(α-ß)钛合金
这些合金同时具有α和ß相,并同时含有a和ß稳定剂。
这个组群中最简单和最受欢迎的合金是Ti6Al4V,主要用于航空航天工业。 这类合金易于成型,并具有较高的室温强度和适度的高温强度。 这些合金的性能可以通过热处理来改变。
Beta(ß)钛合金
Beta(ß)合金包含过渡金属,例如V,Nb,Ta和Mo,可稳定ß相。 商业ß合金主要包括Ti11.5Mo6Zr4.5Sn,Ti15V3Cr3Al3Sn和Ti5553。 Beta合金易于热处理,通常可焊接且具有高强度。 在固溶处理条件下,具有出色的可预期可成型性。 但是,ß合金易于延性-脆性转变,因此不适合低温应用。 Beta合金在板材,厚型材,紧固件和弹簧应用中具有良好的组合或性能。
镍基合金
在高温合金中,镍基合金使用最广泛。它们经常出现在航空发动机和发电涡轮组件以及石油化工、食品加工、核反应堆和污染控制设备中。镍基合金可以通过两种方法来强化:通过固溶强化和通过在晶格中金属间化合物的沉淀来硬化,例如INCONEL®625和Hastelloy®X。经过固溶强化。这些固溶强化的合金可能会因碳化物沉淀而得到额外的强化。诸如INCONEL®718之类的合金具有沉淀硬化作用。第三类镍基高温合金,以MA-754为代表,通过分散惰性颗粒(例如氧化钇(Y2O3)),并在某些情况下具有γ‘(伽马素)沉淀(MA-6000E)来增强。镍基合金有铸造和锻造两种形式。高合金成分的高温合金,例如Rene 95,Udimet 720和IN100,是通过粉末冶金然后锻造生产的。对于上述锻造合金和铸造合金(Rene 80和Mar-M247),增强剂为γ’沉淀。对于INCONEL®718,γ˝(γ双质)是主要的增强剂。含铌,钛和铝的合金(例如INCONEL 725)会被γ´和γ˝沉淀物强化。
钴基合金
钴基高温合金在高于2000˚F(1093˚C)的温度下具有优异的耐腐蚀性,可用于燃气轮机和燃烧室部件的较热部分。钴基高温合金有铸铁或锻铁两种形式,其特征是固溶强化(铁,铬和钨),奥氏体(面心立方或fcc)基体,其中少量碳化物钛,钽,ha和铌)沉淀。因此,它们依靠碳化物而不是γ'沉淀物进行强化,并且与镍基合金相比,它们具有更好的焊接性和抗热疲劳性。诸如Stellite 31之类的铸造合金用于燃气轮机的高温区域(叶片和叶片)。锻制合金(例如Haynes 25)以薄板形式生产,经常用于燃烧室部件。
铁镍基合金
铁镍基高温合金与锻造奥氏体不锈钢相似,不同之处在于添加了γ´增强剂。它们在三组高温合金中具有最低的高温强度,并且通常在锻造条件下用于燃气轮机盘片和叶片中。大多数锻造合金含有高含量的铬,这些铬提供了耐腐蚀性。它们的高温强度归因于固溶硬化(由溶解在合金基体中的溶质原子产生的硬化)或沉淀硬化(由沉淀颗粒产生的硬化)。 Haynes 556和19-9 DL等合金通过钼,钨,钛和铌进行固溶强化。诸如A286和Incoloy 909之类的合金经过沉淀硬化。最常见的沉淀是γ'(Ni3 [Al,Ti])(例如A286)和γ˝(Ni3Nb)(例如Incoloy 909)。另一组铁镍基合金包含高碳含量,并通过碳化物,氮化物和固溶体强化而得到强化。一组基于Fe-Ni-Co并经γ'强化的合金,结合了高强度和低热膨胀系数(例如,Incoloy 903、907和909),并在气体的轴,环和壳体中得到应用涡轮机
复合材料通常由柔软、坚韧的基体和强韧的增强体组成。纤维增强聚合物是一类广泛的复合材料。
纤维增强材料通常为:
聚合物基质通常为:
新的外形状和更轻巧的设计提高了能源效率,并降低了排放。 尽管钛仍然是这些组件的主要材料,但复合材料正成为风扇叶片的首选材料。
在只能使用耐热金属部件的压缩机区域,越来越多的圆盘和叶片被整体式叶盘取代,以进一步减轻重量
加工形状复杂的叶片和整体叶盘,由于加工材料的因素,在5轴机床上需要花费大量的时间
在加工过程中需要刀具的高稳定性
叶片根部有严格的公差要求