产品概述
燃气涡轮机设计师希望通过提升涡轮机温度和转速来提高发动机效率，从而使得涡轮机部件必须承受更高的应力和温度极限。Cannon Muskegon Corporation 推出的 CMSX-10® 合金显著提升了超合金性能，是目前世界上已知存在的最强镍基单晶铸造超合金之一。与最佳替代合金相比，其蠕变和疲劳强度要高出 30°C，采用这种合金制造的涡轮发动机热段部件的热暴露温度至少可提高 42°C (75°F)。
工程特性
Cannon Muskegon 研发的 CMSX-10® 超合金兼具优异的单晶部件铸造性能、热处理性能、冲击强度、疲劳强度和耐环境降解能力。除了大量小型 VIM 加热装置外，Cannon Muskegon 还生产了数个重达 3855 千克（8500 磅）的 100% 新料加热装置，以及数个重达 3855 千克的 50% 新料/50% 回炉料加热装置，冶炼出具有以下特性的超合金。
应用
Cannon Muskegon 研发的 CMSX-10® 超合金目前正在接受 Solar®Turbines 的评估，未来将用于制造其新型 4.2 兆瓦 Mercury 50 工业发动机的一级涡轮机叶片。点击此处了解相关信息。
合金特性
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密度：0.326 磅/立方英寸（9.05 千克/立方分米）。 | |
CMSX-10 是采用 VIM 生产的合金，其生产工艺类似于其他单晶合金。它具有良好的铸造性能，与 CMSX-4® 第二代超合金相似。严格的化学控制不仅实现了稳定的铸件成品率和合金特性，而且还最大限度减少了“杂质元素”。这些杂质元素可能导致晶粒缺陷成核，进而对铸件成品率产生不利影响。 |
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CMSX-10 合金在固溶热处理期间具有良好的抗再结晶特性。这种超合金能够完全 ý 固溶（目前达到的最高热炼温度约为 2490°F (1366°C)），具备充裕的固溶热处理“窗口”。 | ||
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三步老化过程形成相对微细的 ý 基体通道，能够进一步防止位错运动，提升低温环境下的拉伸和蠕变强度。 | |
从室温到大约 1050°C 高温下的拉伸和冲击强度与其他第二代镍基合金相当。 |
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相比 CMSX-4 等第二代单晶超合金，CMSX-10 合金的蠕变断裂温度大约提高 30°C。 | ||
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按照 1% 蠕变变形的时间计算，CMSX-10 合金的强度在评估的各种温度和压力环境中均优于 CMSX-4 合金。相比在 982°C 和 248 Mpa 环境下发生 1% 蠕变的时间，CMSX-10 合金优于 CMSX-4 合金 4.6 倍。此外，在特定的发动机运行周期评估中，将 CMSX-10 合金叶片和 CMSX-4 合金叶片混装在相同的叶片环上进行测试，结果发现 CMSX-10 叶片的延展长度仅为 CMSX-4 叶片的 1/8。 | ||
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与涡轮机性能相关的 LCF（低周疲劳）和 HCF（高周疲劳）测试数据均表明，CMSX-10 合金的疲劳寿命是 CMSX-4 合金的 １-3 倍。 | |
裸露合金抗氧化性能良好，循环燃烧性能测试（1 马赫，1100°C，0.25 PPM 盐度）表明，CMSX-10 合金与 CMSX-4 合金表现相当。但 CMSX-10 合金在低温环境下的表现不及 CMSX-4 合金。 | |
与铝化合物的涂层/基材兼容性可以接受，高级铂铝化合物测试结果令人满意。 |
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