国家标准计划《粉末高温合金 盘锻件》由 TC183(全国钢标准化技术委员会)归口,TC183SC10(全国钢标准化技术委员会特殊合金分会)执行 ,主管部门为中国钢铁工业协会。
主要起草单位 北京钢研高纳科技股份有限公司 、钢铁研究总院有限公司 、冶金工业信息标准研究院 、沈飞航空工业集团有限公司 、中国航发北京航空材料研究院 。
| 77 冶金 |
| 77.140 钢铁产品 |
| 77.140.99 其他钢铁产品 |
粉末高温合金具有高持久强度、高蠕变抗力、低裂纹扩展速率等优点, 最高使用温度达到650~800℃,主要用于制备先进发动机涡轮盘、轴、环类件等热端部件,是航空发动机领域的关键材料,对产品质量与稳定性具有较高的要求。
用粉末冶金的方法生产高温合金是20世纪70年代的出现的一项新技术,随着材料科学和制造技术的发展,其制备技术及产品性能已经成熟,具有不同性能特点的FGH4095、FGH4096、FGH4097 、FGH4098/99等合金,可以满足不同型号不同工况条件的涡轮盘使用要求。
但目前国内针对粉末高温合金盘锻件方面的标准主要为企标、航标等,且多为针对某型号的合金标准,即不利于规范市场、指引行业发展,也不利与产业链协同与供应链稳定性发展。
通过制定统一标准,不仅填补了粉末高温合金领域的相关标准空白,更有助于促进经济社会的发展、提升产业整体水平,不仅能为企业与市场提供规范,也可为政府监管和政策制定提供重要参考。
此外,粉末高温合金盘锻件属于国家高端制造业、新材料产业,落实粉末高温合金盘锻件推荐性国家标准,是响应国家提升材料行业标准化水平政策规划的重要措施。
本项目制定的标准实施后,通过统一粉末高温合金的制备方法、测试方法、质量控制等关键技术要求,以确保不同生产商的产品质量一致,提高产品质量与可靠性,增强用户信心,从而促进市场需求和经济增长;通过规范技术要求,推动行业内采用最新的科研成果和技术创新,促进粉末高温合金盘锻件制备技术的持续进步,同时该标准可作为技术创新的催化剂,鼓励企业研发新技术,新产品,推动行业科技进步。
此外,本标准包含安全、环保与能效相关要求,实施后可减少生产过程中的安全风险和环境污染,有助于推动节能减排,促进绿色经济发展,保障生态效益。
随着航空航天、能源、化工等高端制造业的快速发展,对高性能粉末高温合金盘锻件的需求持续增长。
2023年,中国粉末高温合金的产量达到了1115吨,而需求量则高达4887吨,市场规模到了15.3亿元人民币。
这为标准的申报和实施提供了广阔的市场基础。
20世纪60年代,美国Universal Cyclops Co.公司Len Bianchi发明了高纯氩气雾化制备高温合金粉末技术,随后该技术从高纯Astroloy合金发展至其他高温合金,并应用于喷气式发动机涡轮盘的生产,截止2002年,该方法已成功应用于Ni基粉末高温合金Astroloy和René95涡轮盘且“全球有超过10万件航空发动机部件服役”。
欧美国家一直把粉末涡轮盘作为战略管控产品,禁止出口至我国。
为了实现我国先进发动机用高品质粉末涡轮盘自主可控,1977年,钢铁研究总院高温材料研究所(CISRI,现北京钢研高纳科技股份有限公司)成立粉末盘课题组,在国内率先开展粉末高温合金研究并取得一定成果,随后与北京航空材料研究院、北京钢铁学院(现北京科技大学)、北京航空学院(现北京航空航天大学)联合攻关研制了FGH4095(与René95相当)粉末涡轮盘。
1992年起,CISRI陆续从俄罗斯引进PREP、粉末筛分、粉末静电处理、粉末脱气装套、大型真空退火炉、热等静压机等设备,1994年建立了国内首条粉末高温合金中试生产线。
CISRI和BIAM根据国内新研航空发动机的应用需求,采用PREP+粉末处理+HIP+HT工艺成功研制FGH4095挡板、燃气涡轮盘、导流盘等,通过台架试车、飞行考核及材料鉴定并在多型发动机中实现了批量生产应用;“九五”开始,开展某航空发动机核心机用FGH4096(与René88DT相当)涡轮盘、挡板的研制并通过试车考核,“十五”开展FGH4096双组织双性能粉末涡轮盘研制并通过了某发动机部件考核和整机试车;“十一五”期间,开展FGH4098/99(与René104相当)双组织双性能粉末涡轮盘的研制,并实现FGH4096粉末涡轮盘大量装机应用,同时开始第四代粉末高温合金的自主设计和工程化研制,其中具有完全自主知识产权的第四代粉末高温合金FGH4102的高温拉伸强度、高温持久性能与美国新研的第四代粉末高温合金ME501相当。
经过近50年的发展,北京钢研高纳科技股份有限公司完全具备粉末高温合金的系统研发和工业化制造能力,现有2条完整的粉末高温合金制品生产线,交付产品达万余件,产品技术成熟度可满足标准申报要求。
本标准规定了粉末高温合金盘锻件的订货内容、尺寸、外形、重量、技术要求、实验方法、检测规则、包装、标识和质量证明书。 本标准适用于最高使用温度在650℃~815℃范围内的粉末高温合金盘锻件,主要用于制作航空、航天、核能、化工、兵器等领域的零部件,其它用途可参照使用。 本标准的主要技术内容包括原材料、制造方法、交货状态、力学性能、低倍组织、高倍组织、热诱导率、超声检测、表面质量等方面的内容。