傳統(tǒng)的劃分高溫合金材料可以根據(jù)以下3 種方式來(lái)進(jìn)行: 按基體元素種類(lèi)、合金強(qiáng)化類(lèi)型、材料成型方式來(lái)進(jìn)行劃分。
1、按基體元素種類(lèi)
⑴鐵基高溫合金
鐵基高溫合金又可稱(chēng)作耐熱合金鋼。 它的基體是Fe 元素,加入少量的Ni、Cr 等合金元素,耐熱合金鋼按其正火要求可分為馬氏體、奧氏體、珠光體、鐵素體耐熱鋼等。
⑵鎳基高溫合金
鎳基高溫合金的含鎳量在一半以上,適用于1 000℃以上的工作條件,采用固溶、時(shí)效的加工過(guò)程,可以使抗蠕變性能和抗壓抗屈服強(qiáng)度大幅。目前就高溫環(huán)境使用的高溫合金來(lái)分析,使用鎳基高溫合金的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鐵基和鈷基高溫合金用處。同時(shí)鎳基高溫合金也是我國(guó)產(chǎn)量、使用量的一種高溫合金. 很多渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片及燃燒室,甚至渦輪增壓器也使用鎳基合金作為制備材料。半個(gè)多世紀(jì)以來(lái),航空發(fā)動(dòng)機(jī)所應(yīng)用的高溫材料承受高溫能力從20 世紀(jì)40 年代末的750℃提高到90 年代末的1 200℃應(yīng)該說(shuō),這一巨大也促使鑄造工藝加工及表面涂層等方面快速發(fā)展。
⑶鈷基高溫合金
鈷基高溫合金是以鈷為基體,鈷含量大約占60%,同時(shí)需要加入Cr、Ni 等元素來(lái)高溫合金的耐熱性能,雖然這種高溫合金耐熱性能較好,但由于各個(gè)鈷資源產(chǎn)量比較少,加工比較困難,因此用量不多。通常用于高溫條件( 600 ~ 1 000℃) 和較長(zhǎng)時(shí)間受極限復(fù)雜應(yīng)力高溫零部件,例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作葉片、渦 、燃燒室熱端部件和航天發(fā)動(dòng)機(jī)等。為了獲得更優(yōu)良的耐熱性能,一般條件下要在制備時(shí)添加元素如W、MO、Ti、Al、Co,以保證其優(yōu)越的抗熱抗疲勞性。
2、合金強(qiáng)化類(lèi)型
根據(jù)合金強(qiáng)化類(lèi)型,高溫合金可以分為固溶強(qiáng)化型高溫合金和時(shí)效沉淀強(qiáng)化合金。
⑴固溶強(qiáng)化型
所謂固溶強(qiáng)化型即添加一些合金元素到鐵、鎳或鈷基高溫合金中,形成單相奧氏體組織,溶質(zhì)原子使固溶體基體點(diǎn)陣發(fā)生畸變,使固溶體中滑移阻力增加而強(qiáng)化。有些溶質(zhì)原子可以降低合金系的層錯(cuò)能,提高位錯(cuò)分解的傾向,導(dǎo)致交滑移難于進(jìn)行,合金被強(qiáng)化,達(dá)到高溫合金強(qiáng)化的目的。
⑵時(shí)效沉淀強(qiáng)化
所謂時(shí)效沉淀強(qiáng)化即合金工件經(jīng)固溶處理,冷塑性變形后,在較高的溫度放置或室溫保持其性能的一種熱處理工藝。例如:GH4169 合金,在650℃的屈服強(qiáng)度達(dá)1 000 MPa,制作葉片的合金溫度可達(dá)950℃。
秉爭(zhēng)實(shí)業(yè)(貴陽(yáng)市分公司)生產(chǎn)的 哈氏合金產(chǎn)品銷(xiāo)往全國(guó)十多個(gè)省、市、自治區(qū),由于質(zhì)量高、服務(wù)好、價(jià)格低,受到廣大消費(fèi)者的一致好評(píng)。我們本著“誠(chéng)信經(jīng)營(yíng)、不斷創(chuàng)新、顧客至上”的經(jīng)營(yíng)理念,在生產(chǎn)銷(xiāo)售各種規(guī)格的 哈氏合金產(chǎn)品的同時(shí)還按照用戶(hù)需求進(jìn)行來(lái)圖加工和來(lái)樣加工,制造上述或其他產(chǎn)品。把企業(yè)著力打造成專(zhuān)業(yè)化程度高、服務(wù)好 哈氏合金生產(chǎn)廠(chǎng)家。
變形合金和部分鑄造合金需進(jìn)行熱處理,包括固溶處理、中間處理和時(shí)效處理,以Udmet 500合金為例,它的熱處理制度分為四段:固溶處理,1175℃,2小時(shí),空冷;中間處理,1080℃,4小時(shí),空冷;一次時(shí)效處理,843℃,24小時(shí),空冷;二次時(shí)效處理,760℃,16小時(shí),空冷。以獲得所要求的組織狀態(tài)和良好的綜合性能。
渦 是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上一個(gè)十分重要的關(guān)鍵零件。渦 工作溫度雖然比葉片低,但工作環(huán)境異常復(fù)雜,且在輪心、輪緣、榫齒、槽底和腹板等各部位所受應(yīng)力、溫度、介質(zhì)作用程度都不同。因此,對(duì)渦 材料性能提出如下典型要求:高的屈服強(qiáng)度;足夠的塑性?xún)?chǔ)備;足夠的蠕變、持久強(qiáng)度和塑性;高的疲勞強(qiáng)度和低周疲勞性能;良好的耐腐蝕性、組織穩(wěn)定性與可加工性。一句話(huà),材料的綜合性能要好。
渦 用材料大部分是沉淀強(qiáng)化的鐵基或鎳基變形高溫合金,一些盤(pán)件開(kāi)始采用粉末高溫合金制備,但是從制備工序、成本等角度考慮,粉末高溫合金渦 無(wú)法替代變形高溫合金渦 。 [1]
航空發(fā)動(dòng)機(jī)用的機(jī)匣、轉(zhuǎn)子封嚴(yán)環(huán)和蜂窩環(huán)零件國(guó)內(nèi)外較多地采用低膨脹高溫合金制備。低膨脹合金是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)間隙控制技術(shù),減少燃?xì)鈸p失和提高熱效率不可替代的功能結(jié)構(gòu)材料。低膨脹高溫合金的特點(diǎn)是綜合性能好、強(qiáng)度較高、膨脹系數(shù)低、彈性模量幾乎恒定,在約380℃(居里點(diǎn))以下至室溫,合金熱膨脹系數(shù)幾乎為常量。因此,采用低膨脹高溫合金制備的壓氣機(jī)匣在飛機(jī)巡航飛行時(shí),有利于間隙的封嚴(yán),提高壓氣效率,加大推力。我國(guó)研制的低膨脹高溫合金主要有GH2907、GH2909、GH4783等。我國(guó)新研制的GH4783是一種抗氧化新型低膨脹高溫合金,膨脹系數(shù)比GH4169合金低20%,密度比GH4169低20%,只有7.789/cm3,工作溫度可達(dá)750℃。對(duì)應(yīng)的美國(guó)牌號(hào)的Inconel783合金已被用作F-22戰(zhàn)斗機(jī)用發(fā)動(dòng)機(jī)F119-PW的各種環(huán)形件。
我國(guó)應(yīng)用的板材變形合金主要有20多個(gè)牌號(hào)。它們的共同特點(diǎn)是塑性好,具有中等強(qiáng)度,焊接性能優(yōu)異,還有較好的抗氧化和抗腐蝕性能。主要用于制作發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力裝置的燃燒室、加力燃燒室、飛機(jī)機(jī)尾罩、導(dǎo)流罩、襯筒和軍用衛(wèi)星毛細(xì)管等。航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室零件大多采用固溶強(qiáng)化合金制造。近期,發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)中為了減輕結(jié)構(gòu)重量,采用時(shí)效強(qiáng)化的板材合金來(lái)制造燃燒室零件,取得了良好效果。采用時(shí)效強(qiáng)化的變形高溫合金制造加力燃燒室殼體,可大幅度減輕發(fā)動(dòng)機(jī)重量,但其成形和焊接比固溶強(qiáng)化合金要困難。
此外,在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中,變形高溫合金還用于制備渦輪軸、渦輪葉片等。隨著先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)推重比的進(jìn)一步提高,燃燒室入口溫度和出口溫度大幅提高,必須采用耐更高溫度的新合金材料。需求牽引。因此,變形高溫合金必須加大研究力度,進(jìn)一步提高性能,滿(mǎn)足我國(guó)先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制需要。 [1]
發(fā)展前景編輯
變形高溫合金不但是我國(guó)生產(chǎn)和研制新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)需要的重要材料,而且在艦船制造、工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)、航天飛行器、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、核反應(yīng)堆和化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,是一種十分重要的高溫材料。當(dāng)前,變形高溫合金總體上向承溫更高、精密成形和低成本方向發(fā)展。通過(guò)不斷挖掘合金潛力,采用新技術(shù)、新工藝,可大幅提高變形高溫合金材料的質(zhì)量和性能,滿(mǎn)足我國(guó)先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的需求。須加大研究力度,進(jìn)一步提高性能,滿(mǎn)足我國(guó)先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制需要。 [2]
粉末冶金鎳基高溫合金 —
1、MA956合金在氧化下使用溫度可達(dá)1350℃,居高溫合金抗氧化、抗碳、硫腐蝕之首位。可用于發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)襯。
2、MA754合金在氧化下使用溫度可達(dá)1250℃并保持相當(dāng)高的高溫強(qiáng)度、耐中堿玻璃腐蝕?,F(xiàn)已用于制作發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向器蓖齒環(huán)和導(dǎo)向葉片。
3、MA6000合金在1100℃拉伸強(qiáng)度為222MPa、屈服強(qiáng)度為192MPa;1100℃,1000小時(shí)持久強(qiáng)度為127MPa,居高溫合金之首位,可用于發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。 粉末顆粒,冷卻速度快,從而成分均勻,無(wú)宏觀(guān)偏析,而且晶粒,熱加工性能好,金屬利用率高,成本低,尤其是合金的屈服強(qiáng)度和疲勞性能有較大的。 普遍的使用于等離子弧噴涂涂層、火焰噴涂涂層和等離子外表強(qiáng)化方面
氧化物彌散強(qiáng)化(ODS)合金 — 目前已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的主要有三種ODS合金:
1、MA956合金在氧化下使用溫度可達(dá)1350℃,居高溫合金抗氧化、抗碳、硫腐蝕之首位。可用于發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)襯。
2、MA754合金在氧化下使用溫度可達(dá)1250℃并保持相當(dāng)高的高溫強(qiáng)度、耐中堿玻璃腐蝕?,F(xiàn)已用于制作發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向器蓖齒環(huán)和導(dǎo)向葉片。
3、MA6000合金在1100℃拉伸強(qiáng)度為222MPa、屈服強(qiáng)度為192MPa;1100℃,1000小時(shí)持久強(qiáng)度為127MPa,居高溫合金之首位,可用于發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。 其合金強(qiáng)度在接近合金本身熔點(diǎn)的條件下仍可維持,具有優(yōu)良的高溫蠕變性能、優(yōu)越的高溫抗氧化性能、抗碳、硫腐蝕性能。 —