隨著航天、航空和工業(yè)燃氣輪機的發(fā)展，渦輪發(fā)動機的燃氣溫度不斷提高，因此要求不斷增加渦輪葉片耐高溫的能力。基于此目的，高溫合金渦輪葉片在結構方面實現(xiàn)了從實心到空心的發(fā)展，在凝固方式方面實現(xiàn)了從多晶、定向凝固以及到單晶的跨越。
渦輪葉片的使用環(huán)境
渦輪葉片是航空發(fā)動機中最關鍵的零件之一，處于發(fā)動機中溫度最高、應力最復雜、環(huán)境最惡劣的部位，且數(shù)量眾多、形狀復雜、尺寸要求高、加工難度大，直接影響著航空發(fā)動機的性能。先進的航空發(fā)動機工作溫度可達1700℃以上，增壓后，壓力高達50多個大氣壓。
為了滿足發(fā)動機性能、可靠性和壽命的要求，渦輪葉片材料需要具有優(yōu)異的高溫強度，良好的抗氧化、抗熱腐蝕性以及良好的疲勞、斷裂韌性等綜合性能。
渦輪葉片冷卻與陶瓷型芯
當前，葉片的冷卻結構已由傳統(tǒng)的對流冷卻、沖擊冷卻和氣膜冷卻等方式發(fā)展到高效發(fā)散冷卻與層板冷卻等。所有的這些冷卻方式都與葉片內(nèi)腔的形狀有關，而內(nèi)腔形狀實現(xiàn)的可能性又取決于陶瓷型芯的性能。鑄造葉片冷卻后，葉片從模具中取出，同時內(nèi)部的陶瓷型芯需要溶解掉。目前，陶瓷型芯正向形狀更復雜、尺寸更小、性能更高的方向發(fā)展，從而極大地促進了高性能鑄造高溫合金在燃氣渦輪葉片中的應用。
