1、航空发动机
高温合金是在20世纪40年代随着航空喷气发动机的需要而发展起来,半个多世纪以来,发动机涡轮温度从730℃提高到1677℃,推重比从3提高到10,带动了发动机高温合金材料的增长和制备技术的不断进步。目前世界上商用和航空发动机市场基本被通用、罗罗、普惠等几家 巨头垄断。相对于发动机,民用飞机发动机由于长寿命、高性的使用要求,对叶片等配件的循环参数要求比军机还高。叶片从材料上要求为单晶结构,同时为进一步提高使用温度和性,结构上大量采用级联、双层壁等 有利于散热的复杂结构。由于我国在材料冶金、铸造和压力加工等工艺技术上的差距,无论是2016年将要投入使用的C919干线大飞机,还是ARJ21支线客机,配装的都是 发动机。铸造高温合金是指由合格的母合金重熔后直接浇注或定向凝固成零件毛坯或零件的高温合金。按凝固方法可分为 铸造等轴晶高温合金、定向凝固柱状晶高温合金和单晶高温合金。采用定向凝固工艺形成沿纵轴方向的柱状晶粒,垂直于应力方向的晶界,可使材料承温提高20~25℃,热疲劳寿命提高10倍以上。单晶叶片承温能力在柱状晶产品上又可提高20}25℃,寿命增加4倍。目前,几乎所有 航空发动机都以采用单晶叶片为特色,正在研制中的推重比为10的发动机F119(美),EJ200(英、德、意、西),M88一2(法),P2000(俄)以及其他新型发动机都采用单晶高温合金制作涡轮叶片。国内于20世纪80年代初开始进行单晶合金的研制,在单晶材料及无余量精铸涡轮叶片研制方面已经取得重要进展,我国逐渐掌握了单晶及单晶涡轮叶片铸造技术,但我国单晶叶片精铸件毛坯合格率比较低,发达 的空心定向叶片和单晶的合格率可达到70%90%,而国内同类叶片铸件毛坯合格率一般不超过15%。
2、地面发电燃气轮机
燃气轮机的研制技术一直被 通用、日本三菱、德国西门子和法国阿尔斯通等跨国巨头垄断。而从国内目前正在运行的重型燃机看,我国发电设备制造业目前还不具备燃机整机自主制造能力和热端部件的维修和制造能力。 对此项技术严格保密,严重制约我国重型燃气轮机的发展。我国生产的燃气轮机可分为两类:一是引进型,二是自主 型。引进型燃机热端部件全部 ,重型燃气叶片产品 价格为10亿元/吨,该部分成本占整台燃气轮机的25%~30%。同时还会签订对应服务合同,配件全部由原厂商提供。同时 公司在出售维护燃机热端部件的同时会要求签署补充设备维护协议,保修期内(一般为10年)的配件需全部采用原装配件,该部分价值可能比设备本身还高。由华清公司牵头的我国自主 的70MW级燃气轮机目前处于施工期设计阶段,预计2015年出样机。中航工业黎明公司 的具有自主知识产权的110MW级RO110重型燃气轮机通过试验验证了设计状态。沈阳世新,黎阳发动机等公司也利用原有航空发动机研制的优势进行航改燃小型燃机的研制。
3、火箭发动机
高温合金是火箭发动机的关键材料,我国长征系列火箭发动机的核心部分都采用了高温合金材料。其它在各种导弹和无人机上,高温合金无余量 铸件也广泛用于小型涡轮发动机,如整铸涡轮转子、导向器、增压器涡轮、尾喷口调节片等。 长程大推力火箭发动机采用Incone1718合金制造高压导管,国内研制的GH169合金管的疲劳寿命约为1Cr18Ni9Ti钢管的3倍以上,具有良好弯管和焊接等工艺性能,还可用于发动机涡轮转子和主铀。GH30金丝网多孔发散冷却材料用于火箭发动机、制作喷注器面板,既作防热材料又作结构材料使用。GH131铁基高温合金旋压管用于大型液体火箭发动机涡轮燃气进气导管,还用于900一1000℃使用的大型火箭发动机燃烧室、隔热板、涡轮进气导管,以及航空发动机的加力燃烧室、鱼鳞片等oGH188A合金与 上 高型钻基变形合金HS一188相当,用于液体火箭姿态控制器发动机头部与身部结合处的高温弹性密封件。
4、舰船
舰船使用的动力主要有蒸汽轮机、柴油机、核动力、燃气轮机和联合动力装置。燃气轮机具有蒸汽轮机和柴油机的优势,是近年来发展起来的新型动力装置, 广泛应用,已成为世界上舰艇的主力动力系统。美、英、苏、德、日等国在20世纪70年代以后建造的大、中、小型水面舰艇的主动力绝大部分采用全燃气轮机动力装置或柴油机刁然气轮机联合动力装置,使船舰总功率 大幅提高。比如世界上使用 广泛的舰用燃气轮机— GE公司的LM2500型就是由TF39航空涡扇发动机改造的。我国燃气轮机的技术较为落后。我国有6艘驱逐舰使用了燃气轮机动力系统,但均是 产品。其中2006年底服役的“沈阳号”和“石家庄”号使用的仍是蒸汽动力,成为21世纪 使用蒸汽动力的新一代主力战舰。
5、车辆
目前内燃机机车或汽车等民用运输工具使用的涡轮增压器选用的是细晶等轴晶高温合金叶片。内燃机机车主要是由北车集团生产,每辆机车两台高温合金内燃机涡轮增压,目前大连机车 所已具备生产能力。汽车用增压涡轮叶片采用等轴晶高温合金,目前国内已有数家公司在研制生产,年产量可达几万件。在战车,目前世界上只有 将燃气轮机作为主战坦克动力,美M1型系列坦克均装配了小型燃气轮机作为动力,、启动快、马力大。俄罗斯也曾列装了一批燃气轮机动力坦克,但在使用中燃机故障率 , 终放弃了该方案。南方动力研制了一批坦克用燃气轮机并进行了装车试验,目前军方对坦克动力装置采用的是往复式柴油发动机。