科创中国

新材料技术

针对我国燃机轮机重大专项及高级别重型燃机关键热端部件国产化需求，钢研高纳联合中国重燃、抚顺特钢、二重万航及国内高校开展协同攻关研究，成功研制出世界最大级别整体制备的超大型高温合金透平轮盘锻件，锻件重量超过13吨、直径超过2300mm，属于变形高温合金领域“极限制造”。 本成果成功解决国内高温合金大铸锭特种冶炼、极限锻造成形与均质控性的工艺瓶颈问题，制备出的GH4706高温合金透平轮盘性能与传统耐热钢部件相比，500℃高温屈服强度提升40%，550℃/10万小时高温长时持久强度提升300%以上，推动重型燃机透平轮盘关键部件的性能跨越一个代次，可为我国燃气轮机重大专项任务突破提供有力的材料技术基础支撑。 GH4706高温合金透平轮盘锻件主要性能指标： （1）锻件无损探伤：连续缺陷不大于直径***当量平底孔； （2）室温拉伸性能：σb ≥1250MPa，σ*** ≥1000MPa，δ5 ≥13%，ψ ≥20%； （3）650℃/690MPa持久寿命：τ ≥50h； （4）室温冲击性能：AkV ≥40J/cm2； （5）550℃/10万小时持久强度：σ（550, 1000

GH4706高温合金透平轮盘锻件是重型燃气轮机的关键热端部件之一，为满足燃机结构设计要求轮盘锻件的重量超过10吨、直径超过2200mm，需在高温、高载荷、腐蚀气体等复杂环境中服役10万小时以上，其制备技术长期被欧美等发达国家垄断，严重限制了我国高温合金大型构件制备的自主化道路。 北京钢研高纳与全国多家单位“产学研用”协同，制定了“三联冶炼+反复镦拔+两次镦饼+一火模锻+整体成形”国际先进制备工艺路线，立足国内现有设备，攻克了高温合金大锭型冶炼、超大规格棒坯锻造、超大尺寸轮盘模锻成型与组织性能控制三大技术难关，分别制备出了直径900mm以上超大尺寸三联冶炼高温合金均质细晶棒材和世界上直径最大的ø2380mm高温合金涡轮盘整体模锻件。该锻件组织与性能全部符合中国联合重燃的技术条件，通过了验收评审。 本项成果突破了10吨级高温合金轮盘的极限制造瓶颈，奠定了国内特大型高温合金透平轮盘“高纯、均质、细晶”制备的工艺基础，取得了里程碑式的成果，这是我国在变形高温合金领域重大突破，是国内变形高温合金工艺创新与新材料研制的先锋之举，推动国内特大型涡轮盘制备技术达到了国际先进水平。

GH4706高温合金重燃盘团队由北京钢研高纳科技股份有限公司牵头，联合中国联合重型燃气轮机技术有限公司、抚顺特殊钢股份有限公司、中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司及国内高校共同组成的“产学研用”协同团队，涵盖了高温合金材料基础研究、冶炼、锻造及应用领域。团队核心科研人员二十余人，教授级专家占比30%以上，高级技术人员占比40%以上，是一支老中青结合、层次合理搭配、人员结构合理和技术力量雄厚的科研队伍，长期从事大尺寸变形高温合金涡轮盘锻件研发和技术攻关，在高温合金大锭型、大棒材和大盘件研制领域具有丰富的研究经验。团队拥有国内最先进的20吨VIM炉、30吨ESR炉、20吨VAR炉和世界吨位最大的800MN油压机等设备，高温合金大铸锭三联冶炼技术、涡轮盘锻造成型技术和装备能力行业领先。近几年，团队先后承担大飞专项、两机专项等任务，为国产重型燃机重点型号作出了突出贡献。团队与国内多家生产、研究单位及高校长期保持着紧密的合作关系，为科技成果的推广应用提供了良好前景和广阔空间。

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