粉末高溫合金是現(xiàn)代高性能航空發(fā)動機(jī)渦輪盤等關(guān)鍵部件的必選材料。由于在制粉過程中粉末顆粒由微量液體快速凝固形成，成分偏析被限制在粉末顆粒尺寸以內(nèi)，消除了常規(guī)鑄造中的宏觀偏析，同時快速凝固后的粉末具有組織均勻和晶粒細(xì)小的突出優(yōu)點，顯著提高了合金的力學(xué)性能和熱工藝性能。因此，粉末高溫合金在高性能軍用發(fā)動機(jī)上以及先進(jìn)民用發(fā)動機(jī)領(lǐng)域獲得了大量應(yīng)用。

    我國在粉末高溫合金領(lǐng)域取得了很大的進(jìn)步，但是與美歐、俄羅斯等航空強(qiáng)國相比，差距仍然很大。隨著我國大飛機(jī)專項和發(fā)動機(jī)專項的實施及由此迎來的航空業(yè)大發(fā)展，我國應(yīng)該在以下幾方面加快粉末高溫合金的研發(fā)步伐。

    1.研發(fā)超純凈細(xì)粉制粉工藝。

    粉末高溫合金中陶瓷夾雜缺陷數(shù)量、尺寸和位置是影響粉末盤使用安全性和可靠性的重要因素。為了提高盤件的可靠性，要求盤件中的夾雜數(shù)量盡可能少，尺寸盡可能小。采用“雙聯(lián)”、“三聯(lián)”冶煉工藝及冷壁坩堝熔煉可使夾雜含量大大降低，母合金純凈度得到顯著改善。

    2.推廣和應(yīng)用雙性能盤。

    高性能發(fā)動機(jī)用渦輪盤的盤心部位承受低溫高應(yīng)力，需要細(xì)晶組織以保證足夠的強(qiáng)度和疲勞抗力，而邊緣部位則承受高溫低應(yīng)力，需要粗晶以保證足夠的蠕變和持久性能。因此，采用同一種合金制備出輪緣和輪轂部位具有不同顯微組織的雙組織、雙性能盤成為目前的研究熱點，這種盤件避免了因異種金屬之間的連接而可能造成的安全隱患，符合高性能發(fā)動機(jī)的工況要求，提高整個盤件的安全系數(shù)。

    美國采用雙重?zé)崽幚砉に囍圃斐隽穗p性能粉末盤，并已裝配到第四代戰(zhàn)機(jī) F22的 F119型發(fā)動機(jī)上。我國鋼鐵研究總院采用 HIP 制坯+細(xì)晶鍛造+梯度熱處理工藝路線，在國內(nèi)率先研制出Φ450 mm 的 FGH96雙性能盤件。

    3.熱等靜壓近凈成形盤件制備。

    通常鑄鍛工藝的投料比為19∶1，HIP +鍛造為6.6∶1，而直接熱等靜壓成形為3.6∶1。顯然，直接熱等靜壓成形工藝的材料利用率*高，在保證盤件質(zhì)量的前提下，該工藝具有顯著的性價比優(yōu)勢。直接熱等靜壓近凈成形工藝在俄羅斯的粉末高溫合金領(lǐng)域取得了巨大的成功，四十多年以來俄羅斯粉末盤件的生產(chǎn)一直采用該工藝。由于該工藝在成本控制方面具有先天的優(yōu)勢，可以預(yù)見，它將是今后粉末盤的主要制備工藝流程之一。

    4.計算機(jī)輔助技術(shù)和數(shù)值模擬的應(yīng)用。

    傳統(tǒng)的“炒菜式”的合金設(shè)計已經(jīng)被計算機(jī)輔助設(shè)計手段所替代，借助相關(guān)的熱力學(xué)相圖軟件，可顯著加快合金的研制進(jìn)度，如 RR1000合金就是*個完全采用相圖計算進(jìn)行合金設(shè)計的粉末冶金高溫合金。粉末渦輪盤制備過程中的工藝環(huán)節(jié)多，為了降低成本和加快研制進(jìn)度，在包套設(shè)計、熱等靜壓成形、擠壓、鍛造、熱處理等關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)大量借用數(shù)值模擬已經(jīng)成為一種趨勢。

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