[D0I:10.13374/j.issn1001053x.1986.s1.014 北京钢铁学院学报 1986年G月 Journal of Beijing University Special issue 专辑1 of Iron and Steel Technology 61,1986,6 700h台架试车对GH220合金一级涡轮 叶片组织和性能的影响 葛占英、叶锐曾、孙金贵、杨莲隐 王日毅 (高温合金教研室) (420厂) 摘 要 对GH220合金一级网轮叶片经过70：小时台架试车后的合金组织与性能进行了全面分析，结界表 明：合金组织稳定，性能隐好，可继续试车. 关键词：卷AI尽，组织稳定性、热腐独 Influence of Engine Rig Test on Structures and Mechanical Properties of First Stage Turbine Blade of GH220 Alloy Ge Zhanying Ye Ruizeng Sun Jingui Yang Lianyin Wang Yueyi Abstract The structures and mechanical properties of first-stage turbine blade of GH220 alloy tested for 700 hours by engine rig bave been analyzed in de- tail.The results show that structures of tested blade are all stable,and the mechanical properties are still good,and the engine rig test of first stage turbine blades can be carried on.. Key words:aluminide coating;structural stability;hot corrosion 113
年 。 月 专 辑 北 京 钢 铁 学 院 学 一 报 。 耽 扭 时 。 工 即 滩 ， 带 ， 一 一 ，一，一一一甲书 于于于不一于于牛一括一祥不于三井井拼二二二 一一 票二二 一一 一 军 二 淤七 三二‘ 二 一吞 一 三 ， ‘ 代洲气扮 加 台架试车对 加 合金一级涡轮 叶片组织和性能的影响 由吟 葛 占英 、 叶锐曾 、 孙金贵 、 杨莲隐 王 日 毅 高温 合金教 研室 厂 尹龟毕 摘 要 呼 摄黑里气默 民 冻忿二少 试车 后 的合 金吧 ‘ 险能进 行 了 全 面， 结 柔 表 卿 关键词 渗 层 、 组织 稳 定性 、 热 腐蚀 军并 雌呼 裕 而 珍 。 衅 罗 谕 坛 口 协 耐之脚嗯 肠件 ’ 耐 犷 亿儿 角 研山吧 犷” 己夕 扁痴声务 亡 口 了日︺日 召 山 少认 ， 就呱 瓦 盯 协 叭 知 叭 一 卜 认 已 就 ， 官 饱 就 行 凡 眺叼 千叼 七 五 卜 托 七 比 成 盯 以吮 ， 黔 ， 郎 时 成 曲 袱 让今 衬 盯 司 就汕 。 戒恤 飞 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1986．s1．014
1原材料及试验方法 1.1原材料 本试验所用合金分别由长城钢厂、抚顺钢厂采用双真治炼、经包套轧制成32mm圆 棒，并经过模锻、等温热处理、机加工、渗铝后进行700小时台架试车。其编号如下： 1#(料浆渗铝)15M60 26# (真空渗铝)15M60 长城钢厂 12# (真空渗铝)15MG0 46#(真空渗铝)1H200010抚顺钢厂 表1 合金的化学组成 Table 1 Chemical composition of alloys used,wt% Element Content N heat Cr W Mo Al Ti C Mn Si 1H2000I0 9.66 5.81 5.37 4.06 2.30 0.043 trace 0.036 15M60 10.10 5.65 5.55 4.20 2.48 0.040 <0.02 0.031 P Co V Fe B Sn Pb 1H200010 0.003 0.001 14,87 0.28 0.23 0.149 <0.n01 <0.001 15M60 0.0016 <0.015 14.95 0.316 1,64 0.00042 0.00078 Sb As 0 Ce Mg N 何 Ni 1H200010 0.00: <0.001 <0.001 0.0022 Balance 15M80 0.00013 0.00014 trace 0.0021 0.0029 0.003 0.0001 0.0009 Balance 1.2试验方法 空冷到 热处理工艺：1220℃/4一今1070℃/2.5h/空冷+950℃/2.5h/空冷。 渗铝工艺：（铝粉+粘合剂）料浆浸铝，晾干，经950℃2上扩散渗铝。 真空渗铝：在真空罩内对叶片表面喷铝，再放入有盆气保护的罐内于930℃保温2进行 扩散渗铝。 上述叶片经700h台架试车后经钼，切割捌成力学性能及金相样品，共取样部位如图1所 示。 图1试样款取部位 Fig.I Positions of cutting samples 114
原 材 料 及 试 验 方 法 门 原 材 料 本试 验所 用合金分别 由长 城钢厂 、 抚 顺钢厂采 用双真 冶炼 、 经 包 套 轧 制 成 中 圆 棒 ， 并 经过模锻 、 等温热处理 、 机 加工 、 渗 铝后进 行 叼 、 时 台架试 车 。 其 编号 如下 料浆渗 铝 、 真 空渗 铝 卜 」 真 空渗铝 真空渗铝 。 。 住 ， 严书 长城钢厂 抚 顺钢厂 表 合 金的 化学组成 ， 幻 沁 器一当 。 气万厂 飞 厅 人 下 山、 王 才飞 」 … 拐朋 ， 吕 …少 一 广 飞喃主石丽丁卜几瓦 一 ， ‘ 。 。 · 。 。 之石 万… 川 】 。 · 。 。 。 ， 试验方法 空 冷 到 热处理工 艺 ℃ 上一一一令 ℃ 空冷 ℃ 。 空冷 。 渗 铝工艺 铝粉 十 粘 合 剂 料 浆浸 铝 ， 晾干 ， 经 ℃ 扩散 渗 铝 。 真空渗 铝 在 真空罩 内对叶 片表面 喷 铝 ， 再 放 入有 氢气 保护 的罐 内于 ℃ 保 温 进 行 扩散渗 铝 。 上述 叶 片经 台架试车后 经铂耕 切割制 成力 学 性能 及金 相 样 品 ， 共取 样部位 如 图 所 不 。 片娜二胡 图 试 样截取 部位 足 、 工 工建
试验分析所用的仪器： 渗层组织及渗层厚度的观察用Neophat-一2光学显微镜。位错观察用JEM-1000超高 压透射电镜。 y'及弯曲晶界用EM一400T透射电镜。成份定点扫描及线扫描用JCXA一733扫描电镜 电子探针。显微硬度用17NT一3型显微硬度计。能谱分析：用PSEM一500×扫描电镜能谱 分析仪。 2试验结果 2.1叶片外貌观察 46#叶片进气边叶盆靠近叶尖2/5处，在光学显微镜下观察，放大25倍表面晶界清晰 可见，氧化物不连续。 1#叶片进气边叶盆靠近叶尖2/5处，在光学显微镜下观察，放大25倍表面晶界不明显， 其叶尖有二处渗层剃落。 2.2晶粒度 ,·将12#叶片表面渗层用细砂轮磨掉，细砂纸打光，再用王水浸蚀，其叶盆及叶背晶粒度 为三级左右。 2.3渗层 在N©ophat一2型显微镜下观察，发现有黑色线条进入渗层，暗场观察为亮线，证实为 裂纹，如图2所示。并有一定深度（尚未伸展到基体)。 图2未衡蚀裂纹 Fig.2 Cracking of coating unetched 200 x 为了解渗层各区域的相及其成份变化，进行了能谱分析。渗层各区域的组织及层的厚度 如图3所示。渗层表面有腐蚀坑（见图4一8）。能谱分析证明，主要是A1的氧化物（见图 4-b)。渗层的次外层（过渡层）是B一Ni·A1相。沿次外层向内为含钨、钼的碳化物层， 靠近基体的针状相为“相。 115
试 验分析所 用 的仪器 渗层组织 及渗层厚度的观察用 一 光 学显微镜 。 位错观察 用 一 超 高 淤蕊 丫踩票穿聋卿 分析仪 。 笃武纂 试 验 结 果 飞 叶 片外貌观察 妈 叶 片进 气边叶 盆靠近叶 尖 处 ， 在光学显微镜下观察 ， 放大 倍表面 晶界清 晰 可见 ， 氧 化物不连续 。 叶 片进 气边叶盆靠近叶尖 处 ， 妍 处此瞩 奋 一 一 在光学显微镜下观察 ， 放大 倍表 面 晶界不 明显 ， 髯才怒漏层成、漏粼 一 二砂纸 、 丽、 鲡 其叶‘ 厨背晶 、 杆羚磊 在 黔赎卯雏娜髻一 型显微镜下观察匆 发现有黑色线条进人渗层 ， 暗 一 场观察 为亮线 ， 证 实为 裂纹 咖图 之所斌 井有一定深度 一 尚未伸展到基体 。 图 未腐蚀裂 纹 。 伽妇解比玩娜叻 为 了解渗 层各 区域 的相辣其参成份变化 ， 窍攀行了能谱分析 。 几 渗 层各 区域的组织及 层 的厚度 如 图 所示 。 渗 层表面旬亨娜坑 趁见图妈的 一 。 渗层 的次外 层 过渡层 是 日一 靠近基体 的针 状相 为 件相 。 。 能谱分析醉明 ， 主 要是 ‘ 的氧化 物 见图 特氏 沿次外层向 内为含钨 、 铂的碳 化物层 ，
图3渗层组织及厚度 Fig.3 Microstructure and thickness cf coating 1000x 8688 图4一a渗层装面的腐蚀坑 图4一b腧蚀抗能潜 Fig.4a Corrosion spots on surface of Fig.4b EDAX of corrosioa spot. ccating of blade.48x 2.4显微硬度 从渗层到基体显微硬度的测定部位如图5所示。硬度值见表2。 由表2看出渗层含铝量大于20%，所以渗层仍能起到保护作用。 2 图5薄定显微硬度部位 Fig.5 Position of measured microhardness 116
戴 麟燕 姗 图 渗层 组 织 及 厚度 玉 以 图 一 渗层表面 的腐蚀坑 刀 图 一 腐蚀坑 能 谱 盛 几 显微硬 度 从渗 层 到基体显微硬 度 的测 定部位 如 图 所示 。 硬 度值见 表 。 由表 看 出渗层 含铝 量 大于 ， 所 以渗 层仍 能起到保护 作用 。 摄 ， 然 麟熬蘸 纂戮黔 筑 净 一卜 图 测定 显 微硬 度部位 ， 宝 又 认
表2压痕直径及显微硬度值 Table 2 Indentation diameter and microhardness values Measured 46# 1# position Indentation RC Indentation length A1% RC A【% length 48 48 18.82 45 48.2 22 2 47.5 43.2 19,19 44 49 20.90 Concave surface (large sample) 45 48.2 10.4 40 55.5 11.17 51.5 37 4.80 52.5 38 4.52 55 32.5 4.06 53 35.1 4.13 43 50.8 45 48.2 44 49 44.5 48.8 Convex surface 42 (large sample) 3 41 53.5 52.1 51 37,9 49,5 40 5 52 36.4 53 35.1 1 44 49 24.28 39 56.8 20.27 43.5 49.8 24.17 38 58.6 20.32 Concave surface 3 35 62.2 11.39 38 58.6 10.68 (smali sample) 51 37,9 4.28 53 35.1 4.53 61.5 37 4.77 55 32 4.01 *表2中1,2、3,4,5与图5相对应 2.5晶界及Y'相的电镜观察 叶片试车前大小Y'相明显如图6所示，试车后小Y'相消失，见图7。 2.6位错观察 对700h试车后的叶片、叶身进行了位错观察，同时也观察了试车前的叶片位错和蠕变 第三阶段的位错。 117
表 压痕直径及显微硬度值 一 叶 表 片 中 试 晶 位 界 车 错 、 及 前 观 、 大 察 丫 、 小 ‘ 、 相 川 丫 与 的 ’ 图 相 电镜 相 明 对 观 显 应 如 察 。一 图 · 所示 ， 试车后 小 丫 相消 一 失 ， 见图 。 对 试车后 的叶片 、 第三 阶段 的位错 。 叶身进行 了位错 观察 ， 同时也 观察了试车前 的叶 片位错和蠕 变