【儀表網(wǎng) 行業(yè)科普】9月8日，國內(nèi)功率最大的國產(chǎn)商業(yè)投運重型燃氣輪機“太行110”首臺套商業(yè)機組在中國航發(fā)燃機制造裝試基地出廠，這標志著我國自主研制的110兆瓦級重型燃氣輪機正式邁入商業(yè)化應用新階段。該燃機采用了金屬所高溫合金研究部周蘭章研究員團隊研制的、具有自主知識產(chǎn)權的三種抗熱腐蝕鎳基高溫合金材料K4104、K444、K491用于制造其關鍵熱端部件。
“太行110”是中國航空發(fā)動機集團有限公司研制的國內(nèi)功率最大的國產(chǎn)110兆瓦級重型燃氣輪機，是國家能源局首批燃氣輪機創(chuàng)新發(fā)展示范項目。金屬所三種抗熱腐蝕鎳基高溫合金成功應用于“太行110”全部的四級渦輪導向葉片、四級工作葉片以及渦輪整流支柱等關鍵熱端部件，并已通過單臺機組累計7000余小時的運行考核，展現(xiàn)出優(yōu)異的耐高溫、抗熱腐蝕性能和長期組織穩(wěn)定性。
在工程化應用過程中，周蘭章科研團隊攻克了多項關鍵技術難題：包括高鉻鎢鉬合金化基體在高溫條件下組織失穩(wěn)導致的長時力學性能下降問題；熔體澆注過程中多元復合稀土易氧化造成的鑄件夾雜物超標(“滿天星”現(xiàn)象)；以及大尺寸復雜空心結構導致的顯微疏松嚴重、合格率低等制造瓶頸。團隊還創(chuàng)新性地將平均電子空位數(shù)臨界值Nv納入國內(nèi)等軸晶鎳基高溫合金技術標準，從材料設計與工藝控制兩方面保障了母合金的高質(zhì)量穩(wěn)定供應。
目前，K4104、K444和K491三種合金已大批量生產(chǎn)，并成為我國大、中、小型燃氣輪機熱端部件的優(yōu)選材料，在船舶動力、電力能源、工業(yè)驅(qū)動、天然氣調(diào)峰電站、海洋油氣平臺動力等領域發(fā)揮了重要作用。
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