航空发动机用TWIP钢电化学充氢曲线的模拟研究

昝娜，骆小鹏

（1.中国航发商用航空发动机有限责任公司设计研发中心，上海 200241；2.中国核工业第五建设有限公司，上海 201512）

0 引言

航空发动机制造所涉及的材料众多，其中新型复合材料的应用和新结构设计，为大幅减轻发动机质量提供了可能。压气机采用金属基复合材料不仅减轻了质量，同时也可提高叶片切线速度；燃烧室和涡轮部件采用陶瓷基复合材料、碳／碳复合材料，在提高部件耐高温性能的同时减轻了质量。整体叶盘、整体叶环、对转涡轮等新结构的采用，也大大减轻了部件质量。双金属、陶瓷、低导热性热障涂层和复合材料等技术的逐步应用，将大幅提高涡桨发动机的性能、寿命及可靠性[1-3]。

在现代社会倡导节能环保的背景下，航空发动机用钢需要向轻量化的方向发展，这对航空发动机用钢提出了更高的要求，即要求航空发动机用钢具有良好的力学性能、优良的抗冲击能力和成形性。TWIP钢的强塑积高于50000 MPa%，单位体积的撞击吸收能为传统深冲用钢的2～3倍。因此，在先进高强钢中，TWIP钢是较好的选择。但是，TWIP钢易于发生氢脆，对其生产应用造成很大的困难[4-7]。

氢对金属材料的性能的影响在过去几十年已有广泛的研究，形成了多种理论机制。目前大部分的研究集中在某个特殊钢种氢脆行为的研究如亚稳奥氏体不锈钢，但是关于微观结构、合金成分和晶体缺陷的变化对氢脆行为的影响的研究报道还不多，尤其是对这种新颖的高锰奥氏体TWIP钢延迟断裂的氢脆方面的研究甚少，但TWIP钢具有良好的力学性能、优良的抗冲击能力和成形性，在航空发动机中的应用前景广阔[8-10]。……