涡扇8发动机的第一、二级风扇盘及第一、二级隔套,其毛坯特大、特重,当时材质指标有波动,组织不够均匀。为此,1977年航发厂与有关单位共同组成TC4钛合金大锻件质量攻关组,对重量在60公斤以上的TC4钛合金大锻件进行攻关。经过多年努力,使大锻件的质量明显改善,满足了装机使用的要求,并使TC4钛合金的应用研究推进到一个长寿命、大规格、高用量的新阶段。1984年6月,TC4钛合金通过航空部和冶金部的鉴定。1986年11月,TC4钛合金在涡扇8发动机上的应用研究成果获航空部科技进步二等奖。
2.45CrMoVA合金
该合金为中碳低合金Cr-Mo-V,系珠光体型耐热钢,用于涡扇8发动机的高、低压涡轮轴和高压拉杆、十二级压气机盘。1973年上钢五厂和航空材料所共同组成课题组,先后进行冶炼、热处理和加工工艺等探索研究。为改进冶炼工艺,将大气冶炼加电渣重熔改加一次真空自耗。1974年9月进行大炉试验。高、低压涡轮轴锻件挤压成空心轴毛坯,由上海异型钢管厂采用反挤压新工艺挤压而成;自由锻件毛坯由上钢五厂承制;十二级压气机盘毛坯由上海重型机器厂承制;高压转子拉杆毛坯由上海吴凇锻造厂承制。1975年上半年起分期分批向航发厂提供圆饼、圆环及各种规格棒材。1977年1月,冶金部和三机部联合召开预鉴定会议,肯定了研制的初步成果,并提出进一步要求。课题组又对材料的各种性能进行全面测试,为材料鉴定提供大量数据。后因涡扇8发动机研制中止,此新材料最终未能正式鉴定。
3.K9合金
K9合金是新型镍基铸造高温合金,涡扇8发动机一级涡轮叶片采用此材料。该合金由航空材料所、上海交大、上海钢研所共同研制,上海硅酸盐研究所承担A1-Si涂层研制。1973年上海钢研所生产母合金17炉,共1700公斤。1974年5月向航空机械厂提供合格毛坯叶片284片。首轮1台一级涡轮叶片系2种材料混装,其中K9合金66片,K17G合金64片。1976年,在航发厂、航空机械厂共同努力下,合金和涂层研制工作基本完成,并达到国外同类材料的水平。经长期试车考核,该合金不仅具有优良的热疲劳性能,而且具有长寿发动机叶片材料所必需的组织稳定性和抗热腐蚀性能。1977年通过三机部和冶金部的预鉴定。1985年8月获冶金部三等奖。
4.K17G合金
K17G合金是一种镍基铸造合金,高铝和高钛含量是该合金成份的主要特点。1973年先确定涡扇8发动机一级涡轮叶片采用K9合金,但考虑到K9合金研制需要一定周期,而且需用钽、铌等贵重稀有元素。为满足研制进度,采取研制K17G和K9合金同时进行,由沈阳金属所、航空机械厂、上钢五厂、航发厂等单位组成研制小组。1974年下半年沈阳金属所完成K17G材料性能报告,并分别由上钢五厂浇铸7炉、沈阳金属所浇铸5炉母合金球形锭,再经航空机械厂精铸成叶片毛坯,加工合格后交航发厂首轮1台装半台套(64片),第二轮装2台套,顺利地通过台架长期试车和工厂验证性试飞。1976年底,上钢五厂用中频真空感应炉共冶炼150多炉,约15吨母合金,完成了二轮生产任务。1977年1月通过三机部和冶金部的预鉴定。
5.GH901合金
GH901合金是一个以γ’相为主要强化相的Ni-Fe基高温合金,用于制造涡扇8发动机一、二、三级涡轮盘,十三、十四、十五级压气机盘和高低压轴颈等重要部件。该材料于1972年10月由上钢五厂、冶金部金属研究所、上海钢研所、航空材料所、上海重型机器厂、德阳第二重型机器厂、航发厂等组成三结合课题组进行研制。1976年5月,上钢五厂按现行双真空冶炼工艺,共试生产87炉,饼坯和锻件由上海重型机器厂承担。至1984年上钢五厂共生产144炉,交付航发厂各种锻件79.159吨。试验结果表明,全面性能已达到技术条件的要求,装机零件经台架长期试车和试飞情况良好。于1976年6月通过冶金部和三机部的预鉴定,1984年10月20日又通过冶金部和航空部的科学技术成果鉴定。1985年8月获冶金部三等奖。
6.GH738合金
GH738合金是γ’相〔Ni3(A1·Ti)〕沉淀硬化型镍基合金,最高使用温度不超过815℃,但在燃气轮机870℃工况时,仍具有良好的抗氧化腐蚀性能。用于涡扇8发动机三、四级涡轮叶片。1973年,上钢五厂在航空材料所、上海交大、上海汽轮机厂协作下,用双真空冶炼工艺和直接轧制的热加工工艺,前后4批共生产100余炉,交付用户10余吨成品棒材。试验结果表明,热轧棒材的各项性能指标与国外同类合金热轧棒材相仿。1976年6月,航空机械厂在第二轮生产中用该合金研制1台套三级涡轮叶片,接着投入小批量生产。1977年1月,通过冶金部和三机部的预鉴定。
7.GH22合金
GH22合金是以Mo、W、Co元素作为强化的镍基耐热合金,具有良好的抗氧化性能,用于航空发动机燃烧室。1973年上钢三厂、上钢五厂、上海钢研所、航发厂、上海电动工具厂等单位组成合金研制课题组,完成2个周期的小炉试验和工业化试生产。在试生产中采用电弧炉冶炼加电渣重熔的双联冶炼工艺。上钢三厂负责板材的试制,于1974年10月首批交付0.7~3.0毫米冷轧板、4~10毫米热轧中板,共计13项6.7吨合格板材。上钢五厂承制锻件和棒材,至1976年10月,先后进行7个周期的研制和成批生产,约200炉共100吨锻件和棒材。经测试主要性能达到美国AMS5536G的技术标准。1977年1月通过冶金部和三机部的预鉴定。1985年8月获冶金部四等奖。
8.非金属材料
涡扇8发动机选用的非金属新材料共有22种。其中Ⅰ类新材料3种,Ⅱ类新材料8种,Ⅲ类新材料11种.
五、成品附件及工具
涡扇8发动机在成都发动机厂试制期间,曾于1970年9月召开成品配套协调会议,发动机成品附件共15项19件,全部由三机部所属的8家工厂承制。主机厂与各成品附件承制厂签订生产和技术协议,会后成品附件研制工作在各承制厂全面展开。1974年涡扇8发动机由上海市负责研制后,上述成品附件改为给上海汽附一厂配套。同年11月,三机部在河南新乡召开成品附件协调会议后,上海汽附一厂于翌年5月和各成品附件承制厂又在上海正式签订生产和技术协议。从1975年起,各承制厂陆续按协议向汽附一厂提供成品附件,并派出技术人员参加总装厂的有关试验、试车。其中燃油系统三附件研制难度最大,1975年9月~1979年庆安公司经过8次协调和攻关,按国际民航要求完成150小时适航性试车。天津航空电器厂为解决点火激磁器在起飞状态下电嘴停火故障,用6个月时间重新研制新的高频变压器,保证了国产附件参加工厂验证性试飞。此外,上海工具厂还提供各种类型拉刀108种。