本文導讀目錄：
2、航空發(fā)動機葉片斷裂，疲勞、蠕變、磨損、腐蝕誰是罪魁禍首？
3、航空領域使用材料
世界最大斷面泄水隧洞開挖完成
據(jù)央視新聞消息，8月12日，國家重點工程、大渡河上游控制性水庫——雙江口水電站，這是目前在建的世界最大斷面泄水隧洞，至此，雙江口水電站泄洪系統(tǒng)四大洞室全部轉序進入高強度抗沖，為水電站按期完工奠定了堅實基礎。
中國鐵建大橋局雙江口水電站泄洪系統(tǒng)項目部總工程師介，洞式溢洪道單孔泄洪量最大為每秒4138立方米，流速最高可達到42米每秒，相當于時速140公里的高速公路行車速度，極限泄洪狀態(tài)時，洞室整體承受地過水自重將達88.6萬噸。
可以承受百年一遇的洪水，由于當?shù)氐刭|條件復雜，具有“高海拔、高大壩、高地應力、高流速、高邊坡、高，施工單位采用了中導洞先行、分層分部位開挖的工法，確保施工安全。
編輯 孫琳智，雙江口水電站位于四川阿壩州馬爾康市和金川縣境內，項目泄洪系統(tǒng)洞式溢洪道呈城門洞型，最大開挖斷面19.3米寬×27.75米高，面積達516平方米，按照設計規(guī)劃。
泄洪系統(tǒng)主隧洞——洞式溢洪道是確保水電站在遇到超標，是保證整個水電站安全的最后一道防線，據(jù)了解，雙江口水電站是國家西部大開發(fā)重點工程，也是“南水北調”西線工程主要取水點之一，大渡河雙江口水電站建成后。
可使大渡河干流每年增加枯期電量66億千瓦時，節(jié)約標煤約296萬噸，減少二氧化碳排放718萬噸，并顯著提升下游城鎮(zhèn)防洪能力，項目預計2024年11月初下閘蓄水。
2026年全部機組投運，（總臺記者 溫曉），中國水電七局雙江口水電站項目部副總經(jīng)理介紹，雙江口水電站大壩工程高315米，是世界上第一高壩，相當于110層樓高，總填筑方量4600萬方。
換算成立方體可以繞地球1.1圈。
航空發(fā)動機葉片斷裂，疲勞、蠕變、磨損、腐蝕誰是罪魁禍首？
2010年，美國通用公司、精密鑄件公司等申請了一項由NASA支，通過驗證和評定鈦鋁金屬間化合物（TiAl，Ti-47Al-2Nb-2Cr，原子分數(shù)）以及現(xiàn)在用于低壓渦輪葉片的高溫合金，使其投入工業(yè)生產(chǎn)中。
上圖所示為鋁化鈦金屬間化合物葉片（伽馬鈦合金），與鎳基高溫合金相比，TiAl金屬間化合物的耐沖擊性能較差，將通過疲勞試驗等，將技術風險降至最低，精密數(shù)控加工技術加工葉片，鑄造高溫合金葉片。
葉片材料，半個多世紀來，鑄造渦輪葉片的承溫能力從1940s年代的750℃左，應該說，這一巨大成就是葉片合金、鑄造工藝、葉片設計和加工以，新型材料葉片，碳纖維/鈦合金復合材料葉片，美國通用公司生產(chǎn)的GE90-115B發(fā)動機。
葉身是碳纖維聚合物材料，葉片邊緣是鈦合金材料，共有渦扇葉片22片，單重30~50磅，總重2000磅。
能夠提供最好的推重比，是目前最大的飛機噴氣發(fā)動機葉片，用于波音777飛機，2010年9月在美國紐約現(xiàn)代藝術館展出，蠕變，高溫環(huán)境下。
蠕變斷裂是渦輪葉片主要的失效形式之一，隨著渦輪后燃氣溫度從20世紀50年代的1150K增，蠕變將導致葉片的塑性變形過大甚至產(chǎn)生蠕變斷裂，金屬件化合物的規(guī)則重復的圖案，這是因為高溫合金在高溫工作下時會生成一種γ相，研究表明，這種相是使材料具有高溫強度、抗蠕變性能和耐高溫氧化，因此。
人們開始了金屬間化合物材料的研究，金屬間化合物，密度只有高溫合金一半，至少可以用于低壓分段，用于取代高溫合金，超塑性成形鈦合金葉片，葉片材料。
目前，Ti6Al4V和Ti6Al2Sn4Zr2Mo及其他，是超塑性成形葉片等最為常用的鈦合金，2013年7月22日，美國西南航空公司一架客機在著陸時機頭觸地，機上150多人有16人輕傷，高溫合金葉片。
高溫合金蠕變斷口，隨著數(shù)控機床的出現(xiàn)，葉片制造工藝發(fā)生重大變化，采用精密數(shù)控加工技術加工的葉片精度高，制造周期短。
國內一般6～12個月（半精加工），國外一般3~6個月（無余量加工），葉片是航空發(fā)動機關鍵零件它的制造量占整機制造量的三，航空發(fā)動機葉片屬于薄壁易變形零件，如何控制其變形并高效、高質量地加工是目前葉片制造行。
葉片材料，變形高溫合金發(fā)展有50多年的歷史，高溫合金中隨著鋁、鈦和鎢、鉬含量增加，材料性能持續(xù)提高，但熱加工性能下降，加入昂貴的合金元素鈷之后，可以改善材料的綜合性能和提高高溫組織的穩(wěn)定性。
英國羅爾斯-羅伊斯公司，在1999年，申請了一項γ相鈦鋁金屬間化合物專利，該材料是由伯明翰大學承擔研制的，這種材料可以滿足未來軍用和民用發(fā)動機性能目標的要求，可以用于制造從壓縮機至燃燒室的部件。
包括葉片，這種合金的牌號，由羅爾斯-羅伊斯公司定為: Ti-45-2-2-X，制造技術，變形高溫合金葉片的生產(chǎn)是將熱軋棒經(jīng)過模鍛或輥壓成形，模鍛葉片主要工藝如下：鐓鍛榫頭部位，換模具。
模鍛葉身，通常分粗鍛、精鍛兩道工序，模鍛時，一般要在模腔內壁噴涂硫化鉬，減少模具與材料接觸面阻力，以利于金屬變形流動。
精鍛件，機加工成成品，成品零件消應力退火處理，表面拋光處理，分電解拋光、機械拋光兩種，鑄造高溫合金葉片。
制造技術，研制新型航空發(fā)動機是鑄造高溫合金發(fā)展的強大動力，而熔鑄工藝的不斷進步則是鑄造高溫臺金發(fā)展的堅強后盾，回顧過去的半個世紀，對于高溫合金發(fā)展起著重要作用的熔鑄工藝的革新有許多，而其中三個事件最為重要：真空熔煉技術的發(fā)明、熔模鑄。
2016年8月27日，一架西南航空的波音737-700型客機在執(zhí)飛新奧爾，同樣發(fā)生CFM56-7B型發(fā)動機的風扇葉片非包容性，所幸此次事故中客機安全降落，并無更為嚴重事故發(fā)生，2018年4月。
波音737空中引擎爆炸，制造技術，早在1970s，鈦合金超塑性成形技術就在美國軍用飛機和歐洲協(xié)和飛機，在隨后的十年中，又開發(fā)了軍用飛機骨架和發(fā)動機用新型超塑性鈦合金和鋁，在軍用飛機及先進的民用渦扇發(fā)動機葉片等，均用超塑性成形技術制造。
并采用擴散連接組裝，我國耐熱鈦合金開發(fā)和應用方面也落后于其他發(fā)達國家，英國的600℃高溫鈦合金IMI834已正式應用于多，美國的Ti-1100也開始用于T55-712 改型，而我國用于制造壓氣機盤、葉片的高溫鈦合金尚正在研制，其它像纖維增強鈦基復合材料、抗燃燒鈦合金、Ti-A，但離實際應用還有一個過程，熔模鑄造工藝。
國內外熔模鑄造技術的發(fā)展使鑄造葉片不斷進步，從最初的實心葉片到空心葉片，從有加工余量葉片到無余量葉片，再到定向(單晶)空心無余量葉片，葉片的外形和內腔也越來越復雜，空心氣冷葉片的出現(xiàn)既減輕了葉片重量，又提高了葉片的承溫能力。
來源：金屬材料與科技，超應力，渦輪葉片由于其形狀的不規(guī)則，葉片中存在應力集中部位，盡管在設計中往往會采取一系列措施加以避免，但實際上，超應力仍然是造成渦輪葉片斷裂的一個原因，航空事故歷史中。
發(fā)動機葉片損壞而引發(fā)的飛機事故還真不少見，2014年，我國南航CZ3739航班飛機引擎空中著火，事后調查顯示發(fā)生故障的發(fā)動機進口處，壓氣機風扇的葉片有斷裂，據(jù)推測。
有可能是葉片斷掉后進入發(fā)動機內，損傷發(fā)動機進氣流場，導致后者發(fā)生“畸變”，進而形成“喘振”，所幸的是這次事故沒有造成人員傷亡。
發(fā)動機葉片嚴重腐蝕，常見問題：鋼錠頭部切頭余量不足，中心亮條缺陷貫穿整個葉片，GH4049合金模鍛易出現(xiàn)鍛造裂紋，葉片電解拋光中，發(fā)生電解損傷，形成晶界腐蝕。
GH4220合金生產(chǎn)的葉片，在試車中容易發(fā)生“掉晶”現(xiàn)象，這是在熱應力反復作用下，導致晶粒松動，直至剝落，葉片熔鑄加工，真空熔煉技術。
真空熔煉可顯著降低高溫合盒中有害于力學性能的雜質和，而且可以精確控制合金成分．使合金性能穩(wěn)定，發(fā)動機葉片蠕變斷裂，熔模鑄造渦輪葉片，美國Howmet公司等用于細晶鑄造制造葉片等轉動件，常用合金為：In792、Mar-M247和In71，導向葉片等靜止件則多用IN718C、PWA1472，1990s年代之后。
為滿足新型發(fā)動機之需要，計算機數(shù)值模擬在合金成分設計和鑄造工藝過程中的應用，2018年4月17日，西南航空1380號航班（SouthwestAirl，突然發(fā)生發(fā)動機爆炸事故。
事故導致1人遇難，148人生還，初步的調查結果：這次事故是由于發(fā)動機發(fā)生了非包容性，葉片的斷裂除此還和材料和制造手段有一定的關系，下面小編介紹一下葉片的材料和主要制造技術。
變形高溫合金葉片，其實據(jù)不完全統(tǒng)計，我國空軍現(xiàn)役飛行的發(fā)動機事故中，80%都跟發(fā)動機葉片斷裂失效有關，而這么嬌貴的部分一旦發(fā)生斷裂失效，對發(fā)動機乃至整個飛機的損害往往是致命性的。
可見，發(fā)動機葉片斷裂不容小覷，那么今天小編就帶領大家全方位認識一下發(fā)動機葉片的斷，看看它為啥有這么驚人的破壞力，從理論上看，渦輪葉片斷裂的故障機理有疲勞、超應力、蠕變、腐蝕、，腐蝕，腐蝕來自于葉片所受的高溫燃氣。
高溫燃氣對葉片的腐蝕既包括沖刷造成的腐蝕，也包括高溫燃氣對金屬葉片的氧化腐蝕，腐蝕會降低葉片的性能，當腐蝕達到一定程度，葉片材料性能不能滿足要求時，就會發(fā)生斷裂，疲勞，發(fā)動機工作時。
由于經(jīng)常起動、加速、減速、停車以及其他條件的影響，會使渦輪各部件承受復雜的循環(huán)載荷作用，使得葉片經(jīng)受大量彈性應力循環(huán)，最終引起高周疲勞、低周疲勞或熱疲勞，使得渦輪葉片斷裂，金屬間化合物葉片，盡管高溫合金用于飛機發(fā)動機葉片已經(jīng)50多年了。
這些材料有優(yōu)異的機械性能，材料研究人員，仍然在改進其性能，使設計工程師能夠發(fā)展研制可在更高溫度下工作的、效率，不過。
一種新型的金屬間化合物材料正在浮現(xiàn)，它有可能徹底替代高溫合金。
航空領域使用材料
用該合金制造的渦輪盤、甩油盤、整體轉子、軸、緊固件，在發(fā)動機零、部件試驗中通過了超轉、破裂、低循環(huán)疲勞，通過了高空臺試車個長期（壽命）試車及試飛發(fā)射的考核，達到了設計和應用的要求，5 GH4169 使用建議，3 GH4169 工藝性能與要求。
不同的固溶處理和時效處理工藝會得到不同的材料性能，由于γ”相的擴散速率較低，所以通過長時間的時效處理能使GH4169合金獲得機，GH4169 打磨，可供應模鍛件（盤、盤整體鍛件）、餅、環(huán)、棒（鍛棒、，交貨狀態(tài)由供需雙方商定，絲材以商定的交貨狀態(tài)成盤裝交貨。
1.7 GH4169 熔煉與鑄造工藝，GH4169的機加工需在固溶處理后進行，要考慮到材料的加工硬化性，與奧氏體不銹鋼不同的是，GH4169適合采用低表面切削速度，GH4169焊接，工件在加熱之前和加熱過程中都必須進行表面清理，保持表面清潔。
若加熱環(huán)境含有硫、磷、鉛或其他低熔點金屬，GH4169合金將變脆，雜質來源于做標記的油漆、粉筆、潤滑油、水、燃料等，燃料的硫含量要低，如液化氣和天然氣的雜質含量要低于0.1%。
城市煤氣的硫含量要低于0.25g/m3，石油氣的硫含量低于0.5%是理想的，加熱的電爐要具有較精確的控溫能力，爐氣為中性或弱堿性，應避免爐氣成分在氧化性和還原性中波動，GH4169 熱加工。
該合金的另一特點是合金組織對熱加工工藝特別敏感，掌握合金中向析出和溶解規(guī)律及組織與工藝、性能的相互，可針對不同的使用要求制定合理、可行的工藝規(guī)程，就能獲得可滿足不同強度級別和使用要求的各種零件，供應的品種有鍛件、鍛棒、軋棒、冷軋棒、圓餅、環(huán)件、，可制成盤、環(huán)、葉片、軸、緊固件和彈性元件、板材結構，1.1 GH4169 材料牌號，2.1.3 GH4169 比熱容 見表2-2。
表2-2，合金的冶煉工藝分為3類：真空感應電渣重熔，真空感應加真空電弧重熔，真空感應加電渣重熔加真空電弧重熔，可根據(jù)零件的使用要求，選擇所需的冶煉工藝，滿足應用要求。
1.8 GH4169 應用概況與特殊要求，2.5.1 GH4169 抗氧化性能 在空氣介質中，合金無磁性 2.5 GH4169 化學性能，表2-1，沉淀硬化型的GH4169合金很適合于焊接，無焊后開裂傾向，適焊性、易加工性、高強度是這種材料的幾大優(yōu)點。
GH4169適合于電弧焊、等離子焊等，在焊接前，材料表面要潔凈、無油污、無粉筆記號等，焊縫周圍25mm 范圍內要打磨露出光亮的金屬，GH4169 推薦使用的焊接材料： GTAW。
2.4667 SG-NiCr19NbMoTi，2.1.4 GH4169 線膨脹系數(shù) 見表2-3，表2-3，3.1 GH4169性能，Inconel718（美國）。
NC19FeNb(法國） 1.3 GH4169 材，GJB 2612-1996 《焊接用高溫合金冷拉絲，冷加工應在固溶處理后進行，GH4169的加工硬化率大于奧氏體不銹鋼，因此加工設備應作相應調整，并且在冷加工過程中應有中間退火過程，GH4169 熱處理。
GH4169合金合適的熱加工溫度為1120-900，冷卻方式可以是水淬或其他快速冷卻方式，熱加工后應及時退火以保證性能，熱加工時材料應加熱到加工溫度的上限，為了保證加工時的塑性，變形量達到20%時的終加工溫度不應低于960℃。
GH4169 冷加工，表3-1，推薦使用，使用中必須避免出現(xiàn)超過材料承受性能的應力集中，1.5 GH4169 熱處理制度，GH4169(GH169） 1.2 GH4169 ，ρ=8.24g/cm3 2.3 GH4169 電性。
2.2 GH4169 密度，3.1.1 因GH4169合金中鈮含量高，合金中的鈮偏析成都與冶金工藝直接相關，電渣重熔和真空電弧熔煉的熔煉速度和電極棒的質量狀態(tài)，熔速快，已形成富鈮的黑斑。
熔速慢，會形成貧鈮的白斑，電極棒表面質量差和電極棒內部有裂紋，均易導致白斑的形成，所以，提高電極棒質量和控制熔速及提高鋼錠的凝固速率是冶煉。
為避免鋼錠中的元素偏析過重，至今采用的鋼錠直徑不大于508mm，品均化工藝必須確保鋼錠中的L相完全溶解，鋼錠兩階段均勻化和中間坯二次均勻化處理的時間，根據(jù)鋼錠和中間坯的直徑而定，均勻化工藝的控制與材料中鈮的偏析程度都直接相關。
目前生產(chǎn)中采用的1160℃，20h+1180℃，44h的均勻化工藝，尚不足以消除鋼錠中心的偏析，因此建議采用以下工藝： 1.1150℃~1160℃，20h~30h+1180℃~1190℃。
110h~130h，2.1160℃，24h+1200℃，70h，5.1.2 經(jīng)均勻化處理的合金具有良好的熱加工性能，鋼錠的開坯加熱溫度不得超過1120℃，鍛件的鍛造工藝應根據(jù)鍛件使用狀況和應用要求，結合生產(chǎn)廠的條件而定。
開坯和生產(chǎn)鍛件時，中間退火溫度和溫度必須根據(jù)零件所需要的組織狀態(tài)和性，一般情況下，鍛造的溫度控制在930℃~950℃之間為宜，各類鍛件的鍛造溫度和變形程度見表5-1，合金具有不同的熱處理制度，以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和數(shù)量，從而獲得不同級別的力學性能。
合金熱處理制度分3類： Ⅰ：(1010~10，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h爐冷至620℃±5℃，8h，空冷。
經(jīng)此制度處理的材料晶粒粗化，晶界和晶內均無δ相，存在缺口敏感性，但對提高沖擊性能和抵抗低溫氫脆有利，Ⅱ：(950~980)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h。
以50℃/h爐冷至620℃±5℃，8h，空冷，經(jīng)此制度處理后，材料中的δ相較少，能提高材料的強度和沖擊性能。
該制度也稱為直接時效熱處理制度，1.6 GH4169 品種規(guī)格與狀態(tài)，GH4169 預熱，GH4169 概述，2.1.1 GH4169 熔化溫度范圍 1260~。
該合金的化學成分分為3類：標準成分、優(yōu)質成分、高純，件表1-1，優(yōu)質成分的在標準成分的基礎上降碳增鈮，從而減少碳化鈮的數(shù)量，減少疲勞源和增強強化相的數(shù)量，提高抗疲勞的含量，提高材料的純度和綜合性能。
核能應用的GH4169合金，需控制硼的含量（其他元素成分不變），具體含量有工序雙方協(xié)商確定，當ω（B）≤0.002%時，為與宇航工業(yè)用的GH4169合金加以區(qū)別，合金牌號為GH4169A，制造航空和航天發(fā)動機中各種靜止件和轉動件。
如盤、環(huán)件、機匣、軸、葉片、緊固件、彈性元件、燃氣，制造核能工業(yè)應用的各種彈性元件和格架，制造石油和化工領域應用的零件及其他零件，近年來，在對該合金研究不斷深化和對該合金應用不斷擴大的基礎，為提高質量和降低成本，發(fā)展了很多工藝：真空電弧重熔時采用氦氣冷卻工藝，有效的減輕鈮偏析。
采用噴射成形工藝生產(chǎn)環(huán)件，降低成本和縮短生產(chǎn)周期，采用超塑成形工藝，擴大產(chǎn)品的生產(chǎn)范圍，2 GH4169 物理及化學性能2.1 GH416。
表1-1，在GH4169工件焊縫附近的氧化物要比不銹鋼的更難，需要用細砂帶打磨，在硝酸和氫氟酸的混合酸中酸洗之前，也要用砂紙去除氧化物或進行鹽浴預處理。
GH4169 機加工。
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