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日企与劳斯莱斯联合研发超耐热合金 |
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| http://cn.newmaker.com
7/4/2006 9:51:00 AM
佳工机电网
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日本物质材料研究机构（NIMS）与英国劳斯莱斯（Rolls-Royce），日前就联合研发面向燃气涡轮发动机涡轮叶片的超耐热合金达成了签订数年合同的意向。该合同将开发的第6代耐热合金，其耐热温度的目标值为1150℃。劳斯莱斯打算将该技术运用在2012年前后投入使用的引擎上。
一般来说，耐热合金大多指固熔强化类型，主要通过在镍中混入金属来提高耐热性。而MIMS一直在开发的耐热合金，则通过使界面位错网（Dislocation Network）微细化提高了耐热性。相对于一般以单胞为单位的强化，MIMS开发的合金则以组织的形式来强化。
新材料采用γ相和γ''''相重叠的组织。γ相成分大部分为镍，而γ''''相中则含有大量镍。虽然因材料不同而不能视为“单结晶”，不过由于两者的晶格间隔较近，形成了几乎连续的晶格构造，因此可称为单结晶。
通常情况下，沿着γ相和γ''''相的界面一般会产生网眼状的位错。而通过使这些网眼微细化，就不容易产生位错运动，从而便可降低蠕变速度，提高蠕变强度。从网眼间隔来看，相对于目前已投入使用的第3代耐热合金的60nm级，正在开发中的第4代为40nm级，第5代为20nm级，而第6代将力争进一步缩小。于是，第6代将耐热温度的目标值设定为了1150℃，比第3代高100℃，比第5代高50℃。
耐热温度每提高40℃，发动机的热效率就会提高1％。如将热效率视为温度函数时会略有上升，不过，如果过于提高燃烧温度，就会产生NOx排放量增加等问题，因此如果将耐热温度的富裕度分配到减少冷却翼面的空气流量等优点中，基本上就是这个水平。 假如热效率提高1％，每架客机每年便可节约相当于100万美元的燃料。
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