目前各種先進(jìn)鑄件制造技術(shù)和加工設(shè)備在不斷開(kāi)發(fā)和完善,如熱控凝固、細(xì)晶工藝、激光成形修復(fù)技術(shù)、耐磨鑄件鑄造技術(shù)等,原有技術(shù)水平不斷提高完善從而提高各種高溫合金鑄件產(chǎn)品的質(zhì)量一致性和可靠性。
不含或少含鋁、鈦的高溫合金,一般采用電弧爐或非真空感應(yīng)爐冶煉。含鋁、鈦高的高溫合金如在大氣中熔煉時(shí),元素?zé)龘p不易控制,氣體和夾雜物進(jìn)入較多,所以應(yīng)采用真空冶煉。為了進(jìn)一步降低夾雜物的含量,改善夾雜物的分布狀態(tài)和鑄錠的結(jié)晶組織,可采用冶煉和二次重熔相結(jié)合的雙聯(lián)工藝。冶煉的主要手段有電弧爐、真空感應(yīng)爐和非真空感應(yīng)爐;重熔的主要手段有真空自耗爐和電渣爐。
固溶強(qiáng)化型合金和含鋁、鈦低(鋁和鈦的總量約小于4.5%)的合金錠可采用鍛造開(kāi)坯;含鋁、鈦高的合金一般要采用擠壓或軋制開(kāi)坯,然后熱軋成材,有些產(chǎn)品需進(jìn)一步冷軋或冷拔。直徑較大的合金錠或餅材需用水壓機(jī)或快鍛液壓機(jī)鍛造。
2、結(jié)晶冶金工藝
為了減少或鑄造合金中垂直于應(yīng)力軸的晶界和減少或疏松,近年來(lái)又發(fā)展出定向結(jié)晶工藝。這種工藝是在合金凝固過(guò)程中使晶粒沿一個(gè)結(jié)晶方向生長(zhǎng),以得到無(wú)橫向晶界的平行柱狀晶。實(shí)現(xiàn)定向結(jié)晶的首要工藝條件是在液相線和固相線之間建立并保持足夠大的軸向溫度梯度和良好的軸向散熱條件。此外,為了全部晶界,還需研究單晶葉片的制造工藝。
3、粉末冶金工藝
粉末冶金工藝,主要用以生產(chǎn)沉淀強(qiáng)化型和氧化物彌散強(qiáng)化型高溫合金。這種工藝可使一般不能變形的鑄造高溫合金獲得可塑性甚至超塑性。
4、強(qiáng)度提高工藝
⑴固溶強(qiáng)化
加入與基體金屬原子尺寸不同的元素(鉻、鎢、鉬等)引起基體金屬點(diǎn)陣的畸變,加入能降低合金基體堆垛層錯(cuò)能的元素(如鈷)和加入能減緩基體元素?cái)U(kuò)散速率的元素(鎢、鉬等),以強(qiáng)化基體。
⑵ 沉淀強(qiáng)化
通過(guò)時(shí)效處理,從過(guò)飽和固溶體中析出第二相(γ’、γ"、碳化物等),以強(qiáng)化合金。γ‘相與基體相同,均為面心立方結(jié)構(gòu),點(diǎn)陣常數(shù)與基體相近,并與晶體共格,因此γ相在基體中能呈細(xì)小顆粒狀均勻析出,阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),而產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化作用。γ’相是A3B型金屬間化合物,A代表鎳、鈷,B代表鋁、鈦、鈮、鉭、釩、鎢,而鉻、鉬、鐵既可為A又可為B。鎳基合金中典型的γ‘相為Ni3(Al,Ti)。γ’相的強(qiáng)化效應(yīng)可通過(guò)以下途徑得到加強(qiáng):
①增加γ‘相的數(shù)量;
②使γ’相與基體有適宜的錯(cuò)配度,以獲得共格畸變的強(qiáng)化效應(yīng);
③加入鈮、鉭等元素增大γ’相的反相疇界能,以提高其抵抗位錯(cuò)切割的能力;
④加入鈷、鎢、鉬等元素提高γ‘相的強(qiáng)度。γ"相為體心四方結(jié)構(gòu),其組成為Ni3Nb。因γ"相與基體的錯(cuò)配度較大,能引起較大程度的共格畸變,使合金獲得很高的屈服強(qiáng)度。但超過(guò)700℃,強(qiáng)化效應(yīng)便明顯降低。鈷基高溫合金一般不含γ相,而用碳化物強(qiáng)化。
了解了鎳基高溫合號(hào),我們?cè)賮?lái)了解下鎳基高溫合金不同牌號(hào)的特點(diǎn):
合號(hào) 國(guó)外同類合金 材 料 特 點(diǎn)
GH3030 эи435 合金在800℃以下有滿意的熱強(qiáng)性和高的塑性,具有良好的抗氧化、熱疲勞、冷沖壓和焊接工藝性能。
GH4033 эи437 合金在700~750℃具有足夠的高溫強(qiáng)度,在900℃以下具有良好的抗氧化性,合金的冷熱加工性能良好。
GH33A 在GH33合金的基礎(chǔ)上進(jìn)一步合金化,使合金具有良好的綜合性能,晶粒均勻,屈服強(qiáng)度高,易于熱加工成型,使用溫度在750℃以下。
GH33B 在GH33A的基礎(chǔ)上添加量元素,進(jìn)一步合金的塑性和持久壽命,了合金的缺口性。
GH37 эи617 合金在850℃以下使用具有高的熱強(qiáng)性、良好的綜合性能和組織性。
GH3039 Эи602 合金在800℃以下有中等的熱強(qiáng)性和良好熱疲勞性能,1000℃以下抗氧化性能良好,長(zhǎng)期使用組織,還具有良好的冷成型和焊接性能。
GH3044 Эи868 固溶強(qiáng)化的抗氧化合金,在900℃以下具有高的塑性和中等熱強(qiáng)性,具有優(yōu)良的抗氧化性能和良好的沖壓、焊接工藝性能,長(zhǎng)期使用組織性能。
GH4049 Эи929 合金為高合金化的鎳基難變形高溫合金,在1000℃以下具有良好的抗氧化性能,950℃以下具有較高的高溫強(qiáng)度
GH80A Nimonic80A 合金成分簡(jiǎn)單,性能與GH33合金相當(dāng),組織,熱加工溫度范圍寬,熱加工塑性好。
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