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叶片材料的选择主要取决于工作温度。对于中、低压汽轮机,叶片工作温度不高(<500℃),其失效的主要方式不是蠕变,而是共振疲劳和应力腐蚀开裂,因此,除在结构设计上避免共振外,应选用减振性能好的1Cr13和2Cr13马氏体不锈钢。对于工作于过热蒸汽中的前级叶片,虽温度较高(450~475℃),但腐蚀不明显,可采用低合金钢20CrMo进行氮化、镀硬铬或堆焊硬质合金。汽轮机后级叶片的工艺路线为:备料→模锻→退火→机械加工→调质→热整形→去应力退火→机械加工叶片根→镀硬铬→抛光→磁粉探伤→成品。退火是为了消除锻造应力,细化组织,改善切削加工性能,为调质作组织准备;调质是为了使叶片获得良好的综合力学性能和高温强度;热整形可提高叶片精度,校正热处理变形;去应力退火是为了消除热整形内应力;镀硬铬是为了提高抗氧化和耐蚀性。 对于高压汽轮机,叶片工作温度高于500℃,蠕变破坏是其失效的主要方式,1Cr13钢已不能满足热强性要求,应选用奥氏体耐热钢1Cr18Ni9Ti。工作温度低于600℃的高压汽轮机叶片也可选用马氏体耐热钢5Cr11MoV、15Cr12WMoV、15Cr12WMoVNbB、18Cr12WMoVNb。 对于燃气轮机叶片,因工作温度更高,其主要失效方式为蠕变和热疲劳破坏。当叶片工作温度低于650℃时,可选用奥氏体耐热钢1Cr17Ni13W、1Cr14Ni18W2NbBRE。在700~750℃时,选用Cr14Ni40MoWTiAl或铁基高温合金。高于750℃,可选用镍基耐热合金Ni80Cr20或镍基高温合金。近年来,镍基高温合金的精密铸造、精密模锻、爆炸成形等新工艺已应用于燃气轮机叶片,TaC及NbC纤维增强镍基合金复合材料、SiC及Si3N4等新型陶瓷材料应用于燃气轮机叶片的研究也正在进行中。
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