Vilket material är högtemperaturlegering? Vad innehåller högtemperaturlegeringsmaterial huvudsakligen?
Högtemperaturlegeringar är en typ av legering som används i hög temperatur, svår mekanisk påfrestning och oxidation och korrosionsmiljöer. Med utvecklingen av vetenskap och teknik har högtemperaturlegeringar gradvis bildat sex relativt kompletta delar.
1. Deformerad högtemperaturlegering
Deformerad högtemperaturlegering avser en typ av legering som kan bearbetas genom varm- och kalldeformation, har ett driftstemperaturområde på -253 ~ 1320 grader, har goda mekaniska egenskaper, omfattande hållfasthets- och seghetsindikatorer och har hög antioxidations- och anti-korrosionsegenskaper. Enligt dess värmebehandlingsprocess kan den delas in i solid lösningsförstärkt legering och åldersförstärkt legering.
1. Fast lösningsförstärkt legering
Drifttemperaturområdet är 900 ~ 1300 grader, och den maximala antioxidationstemperaturen når 1320 grader. Till exempel har GH128-legeringen en draghållfasthet på 850 MPa och en sträckgräns på 350 MPa vid rumstemperatur; en draghållfasthet på 140 MPa och en töjning på 85 % vid 1000 grader; en hållbar livslängd på 200 timmar och en förlängning på 40 % vid 1000 grader och 30 MPa stress. Legeringar med fast lösning används vanligtvis för att tillverka förbränningskammare, höljen och andra komponenter för flyg- och rymdmotorer.
2. Åldringsförstärkt legering
Driftstemperaturen är -253~950 grader, och den används vanligtvis för att tillverka strukturella delar som turbinskivor och blad för flyg- och rymdmotorer. Legeringen som används för att tillverka turbinskivor har en arbetstemperatur på -253~700 grader och måste ha god hög- och lågtemperaturhållfasthet och utmattningsbeständighet. Till exempel: GH4169-legering har en maximal sträckgräns på 1000 MPa vid 650 grader; legeringstemperaturen för tillverkning av blad kan nå 950 grader. Till exempel: GH220-legering har en draghållfasthet på 490 MPa vid 950 grader och en hållbar livslängd på mer än 40 timmar vid 940 grader och 200 MPa.
Deformerade superlegeringar tillhandahåller huvudsakligen konstruktionssmide, kakor, ringar, stänger, plåtar, rör, remsor och trådar för flyg-, flyg-, kärnenergi- och petroleumindustrin.
2. Gjutning av högtemperaturlegeringar
Gjutna högtemperaturlegeringar avser en typ av högtemperaturlegeringar som kan eller endast kan formas genom gjutningsmetoder. Dess huvudsakliga egenskaper är:
1. Har ett bredare sammansättningsområde. Eftersom det inte finns något behov av att ta hänsyn till dess deformationsbearbetningsprestanda, kan utformningen av legeringen fokusera på att optimera dess prestanda. Till exempel, för nickelbaserade högtemperaturlegeringar, kan sammansättningen justeras så att '-halten når 60% eller högre, så att legeringen fortfarande kan bibehålla utmärkta egenskaper vid temperaturer upp till 85% av smältpunkten för legeringen .
2. Har ett bredare användningsområde. På grund av de speciella fördelarna med gjutmetoden kan högtemperaturlegerade gjutgods med nästan nettoform eller utan marginal designas och tillverkas med vilken komplex struktur och form som helst enligt delarnas användningsbehov.
Beroende på driftstemperaturen för gjutlegeringar kan de delas in i följande tre kategorier:
Kategori 1: Likaxliga kristallgjutna högtemperaturlegeringar som används vid -253~650 grader . Denna typ av legering har goda heltäckande egenskaper över ett brett temperaturområde, speciellt vid låga temperaturer, där både hållfasthet och plasticitet bibehålls utan nedbrytning. Till exempel har K4169-legering, som används i stora mängder i flyg- och rymdmotorer, en draghållfasthet på 1000 MPa vid 650 grader, en sträckgräns på 850 MPa och en dragplasticitet på 15 %; uthållighetslivslängden under 620 MPa stress vid 650 grader är 200 timmar. Den har använts för att tillverka diffusorhöljen i flygmotorer och komplexa konstruktionsdelar för olika pumpar i flygmotorer.
Kategori 2: Likaxliga kristallgjutna högtemperaturlegeringar som används vid 650 till 950 grader. Denna typ av legering har höga mekaniska egenskaper och varmkorrosionsbeständighet vid höga temperaturer. Till exempel har K419-legering en draghållfasthet som är större än 700 MPa och en dragplasticitet som är större än 6 % vid 950 grader; vid 950 grader är den maximala hållfasthetsgränsen för 200 timmar större än 230 MPa. Denna typ av legering är lämplig att använda som turbinblad för flygmotorer, ledskovlar och integrerade turbiner.
Kategori III: Riktningsstelnade kolumnformade kristaller och högtemperaturlegeringar av enkristall som används vid 950-1100 grad . Denna typ av legering har utmärkta omfattande egenskaper och antioxidations- och anti-hetkorrosionsegenskaper i detta temperaturområde. Till exempel har DD402 enkristalllegering en hållbar livslängd på mer än 100 timmar under en stress på 1100 grader och 130 MPa. Detta är det hetaste turbinbladsmaterialet som används i Kina och är lämpligt för att tillverka förstastegs turbinblad för nya högpresterande motorer.
Med den ständiga förbättringen av precisionsgjutningstekniken dyker det också ständigt upp nya specialprocesser. Finkornig gjutningsteknik, riktad stelningsteknik och CA-teknik för komplexa tunnväggiga konstruktionsdelar har avsevärt förbättrat nivån för gjutning av högtemperaturlegeringar och deras tillämpningsområde har fortsatt att öka.
3. Pulvermetallurgiska högtemperaturlegeringar
Högtemperaturlegeringspulverprodukter tillverkas genom att använda finfördelat högtemperaturlegeringspulver, varm isostatisk pressning eller varm isostatisk pressning och sedan smide. Genom att använda pulvermetallurgiprocessen, på grund av de små pulverpartiklarna och den snabba kylningshastigheten, är sammansättningen enhetlig, ingen makrosegregering och kornen är små, den heta bearbetningsprestandan är bra, metallutnyttjandet är hög och kostnaden är låg , speciellt sträckgränsen och utmattningsegenskaperna hos legeringen förbättras. Stor förbättring.
FGH95 pulvermetallurgisk superlegering har en draghållfasthet på 1500 MPa vid 650 grader och en hållbar livslängd på mer än 50 timmar under en spänning på 1034MPa. Det är för närvarande den högst hållfasta plåtpulvermetallurgiska superlegeringen under 650 graders arbetsförhållanden. Pulvermetallurgiska högtemperaturlegeringar kan uppfylla kraven på motorer med högre spänningsnivåer och är det material som väljs för högtemperaturkomponenter som turbinskivor, kompressorskivor och turbinbafflar i motorer med höga dragkraft-till-vikt-förhållanden.
4. Oxiddispersionsförstärkande (ODS) legering
Det är en speciell högtemperaturlegering som bildas genom att använda en unik mekanisk legeringsprocess (MA). Ultrafina (mindre än 50 nm) oxiddispersionsförstärkande faser med ultrastabila oxiddispersionsförstärkande faser vid höga temperaturer är jämnt fördelade i legeringsmatrisen. Dess legeringshållfasthet kan fortfarande bibehållas under förhållanden nära smältpunkten för själva legeringen och har utmärkta krypegenskaper vid hög temperatur, överlägsen högtemperaturoxidationsbeständighet, kol- och svavelkorrosionsbeständighet.
Det finns för närvarande tre huvudtyper av ODS-legeringar som har tillverkats kommersiellt:
MA956-legering kan användas vid temperaturer upp till 1350 grader i en oxiderande atmosfär, rankad först bland högtemperaturlegeringar när det gäller motståndskraft mot oxidation, kol- och svavelkorrosion. Kan användas för att fodra förbränningskammaren på flygplansmotorer.
MA754-legering kan användas vid temperaturer upp till 1250 grader i en oxiderande atmosfär och bibehåller mycket hög hållfasthet vid hög temperatur och motståndskraft mot medel-alkaliglaskorrosion. Den används nu för att tillverka flygmotorstyrningskuggkransar och styrblad.
MA6000 legering har en draghållfasthet på 222MPa och en sträckgräns på 192MPa vid 1100 grader; 1000-timmars uthållighetsstyrka vid 1100 grader är 127MPa, rankad först bland högtemperaturlegeringar och kan användas i flygmotorblad.
5. Intermetalliska sammansatta högtemperaturmaterial
Intermetalliska högtemperaturmaterial är en typ av ljusspecifika högtemperaturmaterial med viktiga användningsmöjligheter som nyligen har undersökts och utvecklats. I mer än tio år har grundforskningen om intermetalliska föreningar, legeringsdesign, processutveckling och applikationsforskning mognat, särskilt inom berednings- och bearbetningsteknik, härdning och förstärkning av material i Ti-Al, Ni-Al och Fe-Al serierna. , mekaniska egenskaper och tillämpningsforskning har gjort anmärkningsvärda framgångar.
Ti3Al-baserad legering (TAC-1), TiAl-baserad legering (TAC-2) och Ti2AlNb-baserad legering har låg densitet (3,8~5,8g/cm3), hög temperatur och hög hållfasthet, hög stålhalt och utmärkt oxidationsmotstånd och krypmotstånd. Fördelar: Det kan minska vikten på konstruktionsdelar med 35 till 50%. Ni3Al-baserad legering, MX-246 har god korrosionsbeständighet, nötningsbeständighet och kavitationsbeständighet, vilket visar utmärkta användningsmöjligheter. Fe3Al-baserad legering har bra oxidations- och korrosionsbeständighet, hög hållfasthet vid medeltemperaturer (mindre än 600 grader) och låg kostnad. Det är ett nytt material som delvis kan ersätta rostfritt stål.
