《表2 燃气轮机和航空发动机涡轮叶片高温合金主要成分》

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《重型燃气轮机与航空发动机冷却叶片的联系和差异》

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高温合金在燃气轮机和航空发动机涡轮叶片中的应用情况如表2所示，燃气轮机和航空发动机涡轮叶片高温合金的成分设计差异主要有以下几个特点:第一，燃气轮机用高温合金中Cr含量明显高于航空发动机，因为Cr能生成Cr2O3保护性氧化膜，有效地减慢合金的热腐蚀和硫化腐蚀，目前国内外地面燃气轮机用抗热腐蚀高温合金中Cr含量为15%～20%；第二，燃气轮机用高温合金中Al、Ti加入总量和航空发动机相差不大，但是Ti/Al高于航空发动机，高Ti/Al合金对于良好的抗热腐蚀性能是必要的，但Ti/Al过高，会显著提高定向合金的热裂倾向；第三，燃气轮机用高温合金中Mo元素含量较低，Mo在热腐蚀环境中容易引起酸性熔融反应，产生严重的热腐蚀，因此在燃气轮机用抗热腐蚀高温合金中，Mo的含量一般较低，加入量以1.5%以下为宜；第四，燃气轮机中的抗热腐蚀高温合金中一般不含铼（Re）等贵金属元素，Re是航空发动机用单晶高温合金中的重要强化元素，可以显著提升合金的高温强度，随单晶高温合金承温能力的不断提高，合金中所需的Re元素的含量也在不断增加，第四代单晶合金中Re的含量已经达到6%左右，但是贵金属元素的价格昂贵、资源稀缺，考虑燃气轮机的制造成本，目前大规模商业化的燃气轮机使用的叶片材料以及正在研制的高强抗热腐蚀单晶高温合金中均不含Re，正在推向市场的G/H级燃气轮机中，仅有美国GE公司使用了含3%Re元素的第二代单晶高温合金。