高温合金涡轮盘材料从传统铸造走向粉末冶金，关键拐点在于制粉方式的引入：新型高温合金中的粉末高温合金采用液态金属雾化或高能球磨机制粉，由此获得晶粒细小、成分和组织均匀的组织特征，显著改善了热加工性能，从而能够满足应力水平较高的发动机使用要求，成为高推重比发动机涡轮盘、压气机盘和涡轮挡板等高温部件的选择材料。按制备工艺划分，高温合金分为铸造、变形与新型三类，其中新型（粉末）产量占比约10%，是当前阶段的重要特征。

从铸造到粉末：制粉环节的分水岭

按制备工艺划分，高温合金主要分为铸造、变形和新型三类。铸造高温合金采用精密铸造工艺制成零件，具有更宽的成分范围和更广阔的应用领域，零件强度较高，但不适合进行热加工。变形高温合金可以进行热、冷变形加工，工作温度范围较宽，具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能，其中时效强化型合金一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。

新型高温合金则主要包括粉末高温合金和弥散强化高温合金，其突破点正落在制粉方式上。

粉末路线带来的材料变化

粉末高温合金的制备采用液态金属雾化或高能球磨机制粉。这一制粉方式直接带来三方面结果：

  • 晶粒细小：组织细化有利于综合性能的提升；
  • 成分和组织均匀：减少偏析，组织一致性更好；
  • 热加工性能显著改善：为后续成形创造更好条件。

这些特征共同支撑其满足应力水平较高的发动机使用要求。就涡轮盘这一部件而言，其工作状态受热不均，轮缘部位比中心部位承受更高温度，产生较大热应力，榫齿部位承受最大离心力，对应力条件要求苛刻，而粉末高温合金正是现代高性能发动机涡轮盘的必选材料。

常见问题

粉末高温合金和铸造高温合金在涡轮盘上有什么差别？

铸造高温合金零件强度较高，但不适合进行热加工；粉末高温合金晶粒细小、成分和组织均匀，显著改善了热加工性能，能够满足应力水平较高的发动机使用要求。就涡轮盘而言，粉末高温合金是现代高性能发动机涡轮盘的必选材料。

粉末高温合金的制粉方式是什么？

粉末高温合金采用液态金属雾化或高能球磨机制粉。正是这一制粉环节，决定了其晶粒细小、成分和组织均匀的组织特征，并由此改善热加工性能。

新型高温合金目前处于什么阶段？

按制备工艺划分，高温合金分为铸造（20%）、变形（70%）和新型（10%）。新型高温合金主要是粉末高温合金和弥散强化高温合金，其中弥散强化高温合金（ODS）采用类似粉末冶金工艺制成，保温能力高，主要应用于火焰筒、导向叶片及涡轮叶片。