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汪武祥 毛健 呼和 龚章汉 杨万宏 邹金文
摘要：采用氩气雾化和等离子旋转电极雾化两种制粉工艺制备的FGH95粉末和双韧化（颗粒界面韧化+热处理强韧化）热等静压近尺寸成形盘件制备工艺，制备了FGH95粉末涡轮盘。性能达到国外同类合金的A级水平并装机通过了发动机的盘件结构试验与试车。
关键词：FGH95；粉末冶金；热等静压；涡轮盘
中图分类号：TG146.1+5 文献标识码：A 文章编号：1001-4381（1999）12-0000-00
As-HIP FGH95 Powder Metallurgy Superalloy Turbine Disks
WANG Wu-xiang,MAO Jian,HU He,GONG Zhang-han,YANG Wang-hong,ZOU Jin-wen
(Institute of Aeronautical Materials,Beijing 100095,China)
Abstract： FGH95 powder metallurgy superalloy and the fabrication of turbine disks have been developed by as-HIP.Argon atomized(AA)powder or plasma rotating electride processed (PREP)powder has been toughened by particles boundary toughening and heat treatments,and consolidated to near net shape to produce turbine disks for an aircraft engine. The disks have been successfully passed the ground testings.
Key words：FGH95;powder metallurgy;HIP;turbin disk
作为高性能发动机关键部件之一的涡轮盘材料及其制造技术始终受到国内外航空工程界的特别关注。随着合金化程度的提高，合金的宏观组织偏析愈加严重，工艺 性能恶化，传统工艺制造的高温合金在高推比发动机上的应用受到制约。粉末高温合金具有组织均匀、晶粒细小、屈服强度高、疲劳性能好等优点，已得到广泛应 用。近卅年来已从第一代粉末高温合金发展到了第二代损伤容限粉末高温合金。
FGH95粉末高温合金是一种高合金化的γ′沉淀强化型镍基高温合 金，γ′体积含量达到45%～55%。其屈服强度比GH169高30%，在相同应力下使用温度可提高110℃，是当今650℃使用温度下强度最高的合金。 该合金盘件的制造工艺路线主要有三种∶直接热等静压；挤压+超塑性锻造；热等静压+ 等温锻造。已成功地研制了FGH95粉末涡轮盘，装有DD3单晶叶片的这种盘（图1）已在国内型号发动机首次选用。本文简要介绍FGH95粉末盘的研制及 其应用情况。
t39-1.gif (9978 bytes)
图 1 FGH95粉末涡轮盘与DD3单晶叶片
Fig.1 FGH P/M superalloy turbine disk with DD3
single crystal blades
1 工艺路线与关键技术
1.1 工艺路线
采用氩气雾化(AA)和等离子旋转电极雾化(PREP)两种制粉工艺制备的FGH95粉末＋双韧化(颗粒界面韧化＋热处理强韧化)热等静压近尺寸成形盘件制备工艺路线如图2。
t40-1.gif (4741 bytes)
图 2 盘件制备工艺路线
Fig.2 The process of FGH95 P/M superalloy turbine disks
1.1.1 预合金化快速凝固技术
采用氩气雾化和等离子旋转电极制备的FGH95成分如表1，快速凝固预合金化粉末粒度细小，微观偏析局限在单个粉末颗粒内，可有效消除合金的宏观偏析。
表 1 FGH95粉末高温合金成分（wt%）
Table 1 The composition of FGH95 P/M superalloy(wt%)
合金元素 W Cr Co Mo Nb
技术标准
(Q/6S) 3.3～
3.7 12～
14 7.0～
9.0 3.3～
3.7 3.3～
3.7
合金元素 Ti Zr Mn Fe Al
技术标准
(Q/6S) 2.3～
2.7 0.03～
0.07 ≤0.015 ≤0.5 3.3～
3.7
合金元素 B S P Si Ta
技术标准
(Q/6S) 0.006～
0.015 ≤0.015 ≤0.015 ≤0.20 ≤0.20
合金元素 C H O N Ni
技术标准
（Q/6S) 0.04～
0.09 ≤0.001 ≤0.015 ≤0.005 余
1.1.2 热等静压近尺寸成形
粉末盘直接热等静压制造技术是用热等静压工艺将预合金化的高温合金粉末直接近尺寸成形成盘件，不需要大型挤压、锻造设备，工序简化。同时采用热等静压过 程计算机模拟技术可实现盘轴一体化等复杂盘形的近尺寸成形，毛坯净化。直接热等静压粉末涡轮盘制造成本明显低于变形粉末涡轮盘件。
1.1.3 组织均匀、各向同性
预合金化粉末在盘形包套中全方位、高温高压致密化成形，涡轮盘各部位组织均匀、晶粒细小、无宏观偏析，盘件各部位性能无各向异性。
1.1.4 综合性能优越
FGH95合金是当今650℃使用温度下强度最高、疲劳性能最好的合金，与GH4169合金相比，650℃屈服强度可提高20％；持久强度可提高 200MPa以上；在550℃总应变为0.9％时低周疲劳寿命上高一个数量级。由于采用双韧化处理技术，FGH95粉末盘裂纹扩展速率明显低于美国 Rene′95合金(见表2)(屈服强度水平相当)，在ΔK＝30MPa时与GH4169相当。
表 2 FGH95的da/dN数据及与其它合金的比较
Table 2 The comparison of da/dN properties of FGH95 and other superalloy
合金牌号 试验温度
℃ ΔK/MPa.m1／2
30 40 50 60
FGH95
(PREP95盘) 550 1.921×10－4 5．171×10－4 1.115×10－3 2.088×10－3
FGH95
(AA95盘) 550 3.268×10－4 1.001×10－3 2.379×10－3 4.831×10－3
650 6.412×10－4 1.441×10－3 2.702×10－3 4.515×10－3
GH4169 550 1.894×10－4 4.072×10－4 7.372×10－4 1.197×10－3
650 6.402×10－4 1.313×10－3 2.292×10－3 3.614×10－3
Rene′95 540 1.2×10－3 2.5×10－3 3.95×10－3 8.5×10－3
1.2 关键技术
1.2.1 粉末表面净化和表面改性及颗粒界面韧化
热诱导孔(TIP)和原始颗粒边界析出(PPB)是两种危害粉末盘冶金质量与力学性能的主要缺陷。原始颗粒边界碳化物析出将严重阻碍颗粒之间的扩散与连接而形成弱界面，成为裂纹优先形成源区和扩展通道。国外主要采用变形工艺加以消除。
本项目研究中采用粉末表面净化、粉末表面改性及颗粒界面韧化技术消除这些缺陷。研究结果表明，采用固体颗粒表面在真空温度场下解吸、脱附的机理，粉末经 过真空热动态除气处理使其表面吸附的气体充分解吸，有效地减缓了原始颗粒边界析出（如图3）［1］与热诱导孔洞（TIP）缺陷。
t41-1.gif (10120 bytes)t41-2.gif (10675 bytes)t41-3.gif (10782 bytes)
图 3 不同温度除气净化后的PPB析出
(a) 未脱气；(b) 室温脱气;(c) 高温脱气
Fig.3 Morphology and distribution of PPB precipitation of compacts
(a) without degas;(b) degas at RT;(c) degas at HT
粉末表面改性是利用粉末自由表面易于扩散的特点，通过热等静压(HIP)前的粉末预处理(PHT)，使粉末表面析出相的特征参数λ/ρ(λ-析出相间 距，ρ-析出相直径)明显增大(图4)［2］，稳定性增强，从而保证HIP时颗粒界面的充分扩散，HIP后合金的颗粒界面得到韧化。结果表明，经合金颗粒 界面韧化处理后，合金的塑性和持久性能提高近一倍(见图5,6)［2］，并使合金的断裂行为由沿颗粒断裂转变为穿颗粒断裂。本项目首次在国内外实现了粉末 预处理在盘件制造中的实际应用，解决了国外只有通过变形才能消除的原始颗粒边界析出缺陷这一难题。
1.2.2 热等静压致密化过程计算机模拟及包套制备
t41-4.gif (2357 bytes)
图 4 PPB特征参数随PHT温度的变化
Fig.4 The statistical results of λ/ρ of PPB
t41-5.gif (10737 bytes)
图 5 PHT对AA95粉末合金性能的影响
Fig.5 The effect of PHT on the properties of AA95 superalloy
t42-1.gif (13341 bytes)
图 6 PHT对PREP95粉末合金性能的影响
Fig.6 The effect of PHT on the properties
of PREP95 superalloy
为实现轴盘一体化涡轮盘的热等静压近尺寸成形，应用有限元模拟技术研制了FGH95粉末 HIP致密化过程分析软件，软件的模拟计算精度达1％，达到国际先进水平，实现了复杂形状包套近尺寸成形的高精度设计和盘件的近尺寸成形；该软件还能针对 盘件大中心孔在热等静压过程中的扩张或收缩、包套焊缝的设计以及包套壁厚的选择等问题进行可靠的预测(图7)。采用橡皮囊液压技术，成功地制备了复杂形状 的包套，保证了盘件近尺寸成形的效果和质量。
t42-2.gif (3774 bytes)
图 7 导流盘包套封焊处热等静压的受力分析
Fig.7 The stress at the welding jont of
guide disk during HIP
1.2.3 粉面高度探测技术
由于粉末在除气、装入包套的整个过程中应保证全过程密闭，对粉末在包套内部的装填高度的准确探测直接关系到包套封焊质量和最终零件的密度和尺寸精度。为 解决包套内部粉面高度探测问题，成功研制了内测型粉面高度探测仪，操作简便，可靠性高，探测准确度可达到100％。突破了采用射线或电子束真空焊接才能实 现的难题。
1.2.4 盘件优化热处理及计算机模拟技术
热处理是保证盘件最终性能的关键工艺。由于粉末高温合金性能与淬裂性对冷速非 常敏感，热处理既要保证得到良好的综合性能，又要保证盘件的淬火完整性。本项目研究了各种淬火介质的冷却特性、工艺-组织-性能的关系(如图8)，发展了 颗粒界面韧化技术＋控制冷速的强韧化热处理技术，既保证了淬火完整性，又使FGH95粉末盘件的抗裂纹扩展性能明显改善。同时，发展了热处理过程的计算机 模拟技术，通过该模拟技术可预测在一定工艺条件下盘件内部性能分布，突破了传统的涡轮盘热处理研究模式，实现了工艺—组织—性能的可预测性和可追踪性。
t42-3.gif (5837 bytes)
图 8 淬火冷速对FGH95合金拉伸强度的影响
Fig.8 The effect of cooling rate on the
UTS and YS of FGH95 superalloy
1.2.5 喷丸强化技术
盘件表面完整性的改善对提高疲劳性能至关重要。本课题在国内领先开展了粉末高温合金盘件的喷丸强化技术研究，提出了直接热等静压FGH95的喷丸强化工 艺。该技术通过在表面上引入残余应力场阻止疲劳裂纹萌生及短裂纹扩展，减少或消除表面上及近表面层内的热诱导孔洞，提高表层材料的致密度，细化表层材料的 亚晶粒尺寸，可使材料的疲劳寿命提高一倍，缺口疲劳极限提高25%以上，缺口敏感度降低50％以上，保证了盘件表面完整性。
1.2.6 盘件的超声无损检测技术与质量监控
缺陷是影响粉末涡轮盘使用可靠性的致命因素，也是盘件研制过程中质量控制最重要的一环。本项目建立了水淘选夹杂检测系统和夹杂图象分析系统，实现了对原 材料质量的有效监控。并在国内首次自行研制成功了高精度粉末盘高频超声转盘式自动检测系统，建立了国内第一个粉末涡轮盘超声检测方法。氩气雾化 FGH95粉末盘近表面缺陷的检测精度可以达到50μm，并首次将声速测量方法用于粉末盘致密性的检测中，盘件致密性、均质性及缺陷的检测能力均达到较高 水平。
2 研究与应用结果
FGH95合金及盘件性能水平达到国外同类合金及盘件的水平(见表3)。
表 3 合金及盘件性能数据对比
Table 3 The comparison of properties of Rene′95 and FGH95
室 温 拉 伸 650℃ 拉 伸 650℃
/1034MPa 538℃
R=-1
σb/
MPa σ0.2/
MPa δ/
% ψ/
% σb/
MPa σ0.2/
MPa δ/
% ψ/
% t/
h δ/
% Δεt=0.78％
Rene′95
A级标准 1586 1241 10 12 1427 1151 8 10 >50 >3 >6000
FGH95
合金 1728～
1731 1331～
1344 16.4～
17.0 15.3～
16.0 1513～
1534 1220～
1228 10.0～
10.8 13.5～
16.1 96～
126 3.6～
5.2 >40000
Rene′95
同类发动机
实测值 1558～
1654 1234
11～
17 15～
19 1468～
1510 1082～
1144 14
17
FGH95
某机盘
实测值 1637－
1680 1250－
1331 17.4－
20.0 24.4～
29.3 1569～
1651 1134～
1220 10.4～
20.7 15.3～
20.7 73－
186 4.8-
6.8 >100000
经某机超转及额定转速状态下的强度计算表明，应力储备明显优于国内目前综合性能最好的涡轮盘材料GH4169。粉末盘的最小破裂转速为 73575rpm，最小破裂比1.64。低循环寿命也能满足设计任务书的要求。本项目在B752高速超转和疲劳试验器上按国军标涡轴发动机通用规范，成功 地进行了高转速、高负荷、复杂结构粉末盘件的超转(115%)、低循环疲劳(9000rpm～45000rpm)及振动模态试验, 试验后盘件经荧光无损检测未发现异常。装有粉末涡轮盘的某发动机试车性能达到设计指标，并通过了国家评审。
作者简介：汪武祥(1941-)，男，高级工程师，长期从事粉末高温合金和粉末材料的研究工作，现任北京航空材料研究院粉末冶金与钛合金室副主任。联系地址：北京81信箱15分箱100095
作者单位：北京航空材料研究院，北京 100095
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摘要：采用氩气雾化和等离子旋转电极雾化两种制粉工艺制备的FGH95粉末和双韧化（颗粒界面韧化+热处理强韧化）热等静压近尺寸成形盘件制备工艺，制备了FGH95粉末涡轮盘。性能达到国外同类合金的A级水平并装机通过了发动机的盘件结构试验与试车。
关键词：FGH95；粉末冶金；热等静压；涡轮盘
中图分类号：TG146.1+5 文献标识码：A 文章编号：1001-4381（1999）12-0000-00
As-HIP FGH95 Powder Metallurgy Superalloy Turbine Disks
WANG Wu-xiang,MAO Jian,HU He,GONG Zhang-han,YANG Wang-hong,ZOU Jin-wen
(Institute of Aeronautical Materials,Beijing 100095,China)
Abstract： FGH95 powder metallurgy superalloy and the fabrication of turbine disks have been developed by as-HIP.Argon atomized(AA)powder or plasma rotating electride processed (PREP)powder has been toughened by particles boundary toughening and heat treatments,and consolidated to near net shape to produce turbine disks for an aircraft engine. The disks have been successfully passed the ground testings.
Key words：FGH95;powder metallurgy;HIP;turbin disk
作为高性能发动机关键部件之一的涡轮盘材料及其制造技术始终受到国内外航空工程界的特别关注。随着合金化程度的提高，合金的宏观组织偏析愈加严重，工艺 性能恶化，传统工艺制造的高温合金在高推比发动机上的应用受到制约。粉末高温合金具有组织均匀、晶粒细小、屈服强度高、疲劳性能好等优点，已得到广泛应 用。近卅年来已从第一代粉末高温合金发展到了第二代损伤容限粉末高温合金。
FGH95粉末高温合金是一种高合金化的γ′沉淀强化型镍基高温合 金，γ′体积含量达到45%～55%。其屈服强度比GH169高30%，在相同应力下使用温度可提高110℃，是当今650℃使用温度下强度最高的合金。 该合金盘件的制造工艺路线主要有三种∶直接热等静压；挤压+超塑性锻造；热等静压+ 等温锻造。已成功地研制了FGH95粉末涡轮盘，装有DD3单晶叶片的这种盘（图1）已在国内型号发动机首次选用。本文简要介绍FGH95粉末盘的研制及 其应用情况。
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图 1 FGH95粉末涡轮盘与DD3单晶叶片
Fig.1 FGH P/M superalloy turbine disk with DD3
single crystal blades
1 工艺路线与关键技术
1.1 工艺路线
采用氩气雾化(AA)和等离子旋转电极雾化(PREP)两种制粉工艺制备的FGH95粉末＋双韧化(颗粒界面韧化＋热处理强韧化)热等静压近尺寸成形盘件制备工艺路线如图2。
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图 2 盘件制备工艺路线
Fig.2 The process of FGH95 P/M superalloy turbine disks
1.1.1 预合金化快速凝固技术
采用氩气雾化和等离子旋转电极制备的FGH95成分如表1，快速凝固预合金化粉末粒度细小，微观偏析局限在单个粉末颗粒内，可有效消除合金的宏观偏析。
表 1 FGH95粉末高温合金成分（wt%）
Table 1 The composition of FGH95 P/M superalloy(wt%)
合金元素 W Cr Co Mo Nb
技术标准
(Q/6S) 3.3～
3.7 12～
14 7.0～
9.0 3.3～
3.7 3.3～
3.7
合金元素 Ti Zr Mn Fe Al
技术标准
(Q/6S) 2.3～
2.7 0.03～
0.07 ≤0.015 ≤0.5 3.3～
3.7
合金元素 B S P Si Ta
技术标准
(Q/6S) 0.006～
0.015 ≤0.015 ≤0.015 ≤0.20 ≤0.20
合金元素 C H O N Ni
技术标准
（Q/6S) 0.04～
0.09 ≤0.001 ≤0.015 ≤0.005 余
1.1.2 热等静压近尺寸成形
粉末盘直接热等静压制造技术是用热等静压工艺将预合金化的高温合金粉末直接近尺寸成形成盘件，不需要大型挤压、锻造设备，工序简化。同时采用热等静压过 程计算机模拟技术可实现盘轴一体化等复杂盘形的近尺寸成形，毛坯净化。直接热等静压粉末涡轮盘制造成本明显低于变形粉末涡轮盘件。
1.1.3 组织均匀、各向同性
预合金化粉末在盘形包套中全方位、高温高压致密化成形，涡轮盘各部位组织均匀、晶粒细小、无宏观偏析，盘件各部位性能无各向异性。
1.1.4 综合性能优越
FGH95合金是当今650℃使用温度下强度最高、疲劳性能最好的合金，与GH4169合金相比，650℃屈服强度可提高20％；持久强度可提高 200MPa以上；在550℃总应变为0.9％时低周疲劳寿命上高一个数量级。由于采用双韧化处理技术，FGH95粉末盘裂纹扩展速率明显低于美国 Rene′95合金(见表2)(屈服强度水平相当)，在ΔK＝30MPa时与GH4169相当。
表 2 FGH95的da/dN数据及与其它合金的比较
Table 2 The comparison of da/dN properties of FGH95 and other superalloy
合金牌号 试验温度
℃ ΔK/MPa.m1／2
30 40 50 60
FGH95
(PREP95盘) 550 1.921×10－4 5．171×10－4 1.115×10－3 2.088×10－3
FGH95
(AA95盘) 550 3.268×10－4 1.001×10－3 2.379×10－3 4.831×10－3
650 6.412×10－4 1.441×10－3 2.702×10－3 4.515×10－3
GH4169 550 1.894×10－4 4.072×10－4 7.372×10－4 1.197×10－3
650 6.402×10－4 1.313×10－3 2.292×10－3 3.614×10－3
Rene′95 540 1.2×10－3 2.5×10－3 3.95×10－3 8.5×10－3
1.2 关键技术
1.2.1 粉末表面净化和表面改性及颗粒界面韧化
热诱导孔(TIP)和原始颗粒边界析出(PPB)是两种危害粉末盘冶金质量与力学性能的主要缺陷。原始颗粒边界碳化物析出将严重阻碍颗粒之间的扩散与连接而形成弱界面，成为裂纹优先形成源区和扩展通道。国外主要采用变形工艺加以消除。
本项目研究中采用粉末表面净化、粉末表面改性及颗粒界面韧化技术消除这些缺陷。研究结果表明，采用固体颗粒表面在真空温度场下解吸、脱附的机理，粉末经 过真空热动态除气处理使其表面吸附的气体充分解吸，有效地减缓了原始颗粒边界析出（如图3）［1］与热诱导孔洞（TIP）缺陷。
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图 3 不同温度除气净化后的PPB析出
(a) 未脱气；(b) 室温脱气;(c) 高温脱气
Fig.3 Morphology and distribution of PPB precipitation of compacts
(a) without degas;(b) degas at RT;(c) degas at HT
粉末表面改性是利用粉末自由表面易于扩散的特点，通过热等静压(HIP)前的粉末预处理(PHT)，使粉末表面析出相的特征参数λ/ρ(λ-析出相间 距，ρ-析出相直径)明显增大(图4)［2］，稳定性增强，从而保证HIP时颗粒界面的充分扩散，HIP后合金的颗粒界面得到韧化。结果表明，经合金颗粒 界面韧化处理后，合金的塑性和持久性能提高近一倍(见图5,6)［2］，并使合金的断裂行为由沿颗粒断裂转变为穿颗粒断裂。本项目首次在国内外实现了粉末 预处理在盘件制造中的实际应用，解决了国外只有通过变形才能消除的原始颗粒边界析出缺陷这一难题。
1.2.2 热等静压致密化过程计算机模拟及包套制备
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图 4 PPB特征参数随PHT温度的变化
Fig.4 The statistical results of λ/ρ of PPB
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图 5 PHT对AA95粉末合金性能的影响
Fig.5 The effect of PHT on the properties of AA95 superalloy
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图 6 PHT对PREP95粉末合金性能的影响
Fig.6 The effect of PHT on the properties
of PREP95 superalloy
为实现轴盘一体化涡轮盘的热等静压近尺寸成形，应用有限元模拟技术研制了FGH95粉末 HIP致密化过程分析软件，软件的模拟计算精度达1％，达到国际先进水平，实现了复杂形状包套近尺寸成形的高精度设计和盘件的近尺寸成形；该软件还能针对 盘件大中心孔在热等静压过程中的扩张或收缩、包套焊缝的设计以及包套壁厚的选择等问题进行可靠的预测(图7)。采用橡皮囊液压技术，成功地制备了复杂形状 的包套，保证了盘件近尺寸成形的效果和质量。
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图 7 导流盘包套封焊处热等静压的受力分析
Fig.7 The stress at the welding jont of
guide disk during HIP
1.2.3 粉面高度探测技术
由于粉末在除气、装入包套的整个过程中应保证全过程密闭，对粉末在包套内部的装填高度的准确探测直接关系到包套封焊质量和最终零件的密度和尺寸精度。为 解决包套内部粉面高度探测问题，成功研制了内测型粉面高度探测仪，操作简便，可靠性高，探测准确度可达到100％。突破了采用射线或电子束真空焊接才能实 现的难题。
1.2.4 盘件优化热处理及计算机模拟技术
热处理是保证盘件最终性能的关键工艺。由于粉末高温合金性能与淬裂性对冷速非 常敏感，热处理既要保证得到良好的综合性能，又要保证盘件的淬火完整性。本项目研究了各种淬火介质的冷却特性、工艺-组织-性能的关系(如图8)，发展了 颗粒界面韧化技术＋控制冷速的强韧化热处理技术，既保证了淬火完整性，又使FGH95粉末盘件的抗裂纹扩展性能明显改善。同时，发展了热处理过程的计算机 模拟技术，通过该模拟技术可预测在一定工艺条件下盘件内部性能分布，突破了传统的涡轮盘热处理研究模式，实现了工艺—组织—性能的可预测性和可追踪性。
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图 8 淬火冷速对FGH95合金拉伸强度的影响
Fig.8 The effect of cooling rate on the
UTS and YS of FGH95 superalloy
1.2.5 喷丸强化技术
盘件表面完整性的改善对提高疲劳性能至关重要。本课题在国内领先开展了粉末高温合金盘件的喷丸强化技术研究，提出了直接热等静压FGH95的喷丸强化工 艺。该技术通过在表面上引入残余应力场阻止疲劳裂纹萌生及短裂纹扩展，减少或消除表面上及近表面层内的热诱导孔洞，提高表层材料的致密度，细化表层材料的 亚晶粒尺寸，可使材料的疲劳寿命提高一倍，缺口疲劳极限提高25%以上，缺口敏感度降低50％以上，保证了盘件表面完整性。
1.2.6 盘件的超声无损检测技术与质量监控
缺陷是影响粉末涡轮盘使用可靠性的致命因素，也是盘件研制过程中质量控制最重要的一环。本项目建立了水淘选夹杂检测系统和夹杂图象分析系统，实现了对原 材料质量的有效监控。并在国内首次自行研制成功了高精度粉末盘高频超声转盘式自动检测系统，建立了国内第一个粉末涡轮盘超声检测方法。氩气雾化 FGH95粉末盘近表面缺陷的检测精度可以达到50μm，并首次将声速测量方法用于粉末盘致密性的检测中，盘件致密性、均质性及缺陷的检测能力均达到较高 水平。
2 研究与应用结果
FGH95合金及盘件性能水平达到国外同类合金及盘件的水平(见表3)。
表 3 合金及盘件性能数据对比
Table 3 The comparison of properties of Rene′95 and FGH95
室 温 拉 伸 650℃ 拉 伸 650℃
/1034MPa 538℃
R=-1
σb/
MPa σ0.2/
MPa δ/
% ψ/
% σb/
MPa σ0.2/
MPa δ/
% ψ/
% t/
h δ/
% Δεt=0.78％
Rene′95
A级标准 1586 1241 10 12 1427 1151 8 10 >50 >3 >6000
FGH95
合金 1728～
1731 1331～
1344 16.4～
17.0 15.3～
16.0 1513～
1534 1220～
1228 10.0～
10.8 13.5～
16.1 96～
126 3.6～
5.2 >40000
Rene′95
同类发动机
实测值 1558～
1654 1234
11～
17 15～
19 1468～
1510 1082～
1144 14
17
FGH95
某机盘
实测值 1637－
1680 1250－
1331 17.4－
20.0 24.4～
29.3 1569～
1651 1134～
1220 10.4～
20.7 15.3～
20.7 73－
186 4.8-
6.8 >100000
经某机超转及额定转速状态下的强度计算表明，应力储备明显优于国内目前综合性能最好的涡轮盘材料GH4169。粉末盘的最小破裂转速为 73575rpm，最小破裂比1.64。低循环寿命也能满足设计任务书的要求。本项目在B752高速超转和疲劳试验器上按国军标涡轴发动机通用规范，成功 地进行了高转速、高负荷、复杂结构粉末盘件的超转(115%)、低循环疲劳(9000rpm～45000rpm)及振动模态试验, 试验后盘件经荧光无损检测未发现异常。装有粉末涡轮盘的某发动机试车性能达到设计指标，并通过了国家评审。
作者简介：汪武祥(1941-)，男，高级工程师，长期从事粉末高温合金和粉末材料的研究工作，现任北京航空材料研究院粉末冶金与钛合金室副主任。联系地址：北京81信箱15分箱100095
作者单位：北京航空材料研究院，北京 100095
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