變形高溫合金主要為航天、航空、核能、石油民用工業(yè)提供結(jié)構(gòu)鍛件、餅材、環(huán)件、棒材、板材、管材、帶材和絲材。
變形高溫合金是指可以進(jìn)行熱、冷變形加工,工作溫度范圍-253~1320℃,具有良好的力學(xué)性能和綜合的強(qiáng)、韌性指標(biāo),具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能的一類合金。按其熱處理工藝可分為固溶強(qiáng)化型合金和時(shí)效強(qiáng)化型合金。
1、時(shí)效強(qiáng)化型合金
使用溫度為-253~950℃,一般用于制作航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪盤與葉片等結(jié)構(gòu)件。制作渦輪盤的合金工作溫度為-253~700℃,要求具有良好的高低溫強(qiáng)度和抗疲勞性能。例如:GH4169合金,在650℃的最高屈服強(qiáng)度達(dá)1000MPa;制作葉片的合金溫度可達(dá)950℃,例如:GH220合金,950℃的拉伸強(qiáng)度為490MPa,940℃、200MPa的持久壽命大于40小時(shí)。
2、固溶強(qiáng)化型合金
使用溫度范圍為900~1300℃,最高抗氧化溫度達(dá)1320℃。例如GH128合金,室溫拉伸強(qiáng)度為850MPa、屈服強(qiáng)度為350MPa;1000℃拉伸強(qiáng)度為140MPa、延伸率為85%,1000℃、30MPa應(yīng)力的持久壽命為200小時(shí)、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室、機(jī)匣等部件。
2022-05-11760℃高溫材料發(fā)展過程從20世紀(jì)30年代后期起,英、德、美等國就開始研究高溫合金。第二次世界大戰(zhàn)期間,為了滿足新型航空發(fā)動(dòng)e79fa5e98193e59b9ee7ad9431333361303032機(jī)的需要,高溫合金的研究和使用進(jìn)入了蓬勃發(fā)展時(shí)期。40年代初,英國首先在80Ni-20Cr合金中加入少量鋁和鈦,形成γ‘相(gamma prime)以進(jìn)行強(qiáng)化,研制成第一種具有較高的高溫強(qiáng)度的鎳基合金。同一時(shí)期,美國為了適應(yīng)活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)用渦輪增壓器發(fā)展的需要,開始用Vitallium鈷基合金制作葉片。
此外,美國還研制出Inconel鎳基合金,用以制作噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室。以后,冶金學(xué)家為進(jìn)一步提高合金的高溫強(qiáng)度,在鎳基合金中加入鎢、鉬、鈷等元素,增加鋁、鈦含量,研制出一系列牌號(hào)的合金,如英國的“Nimonic”,美國的“Mar-M”和“IN”等;在鈷基合金中,加入鎳、鎢等元素,發(fā)展出多種高溫合金,如X-45、HA-188、FSX-414等。由于鈷資源缺乏,鈷基高溫合金發(fā)展受到限制。
40年代,鐵基高溫合金也得到了發(fā)展,50年代出現(xiàn)A-286和Incoloy901等牌號(hào),但因高溫穩(wěn)定性較差,從60年代以來發(fā)展較慢。蘇聯(lián)于1950年前后開始生產(chǎn)“ЭИ”牌號(hào)的鎳基高溫合金,后來生產(chǎn)“ЭП”系列變形高溫合金和ЖС系列鑄造高溫合金。中國從1956年開始試制高溫合金,逐漸形成“GH”系列的變形高溫合金和“K”系列的鑄造高溫合金。70年代美國還采用新的生產(chǎn)工藝制造出定向結(jié)晶葉片和粉末冶金渦輪盤,研制出單晶葉片等高溫合金部件,以適應(yīng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪進(jìn)口溫度不斷提高的需要。
2016-10-13高溫合金的類別 760℃高溫材料變形高溫合金
變形高溫合金是指可以進(jìn)行熱、冷變形加工,工作溫度范圍-253~1320℃,具有良好的力學(xué)性能和綜合的強(qiáng)、韌性指標(biāo),具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能的一類合金。按其熱處理工藝可分為固溶強(qiáng)化型合金和時(shí)效強(qiáng)化型合金。GH后第一位數(shù)字表示分類號(hào)即1、固溶強(qiáng)化型鐵基合金 2、時(shí)效硬化型鐵基合金 3、固溶強(qiáng)化型鎳基合金 4、鈷基合金 GH后,二,三,四位數(shù)字表示順序號(hào)。
1、固溶強(qiáng)化型合金
使用溫度范圍為900~1300℃,最高抗氧化溫度達(dá)1320℃。例如GH128合金,室溫拉伸強(qiáng)度為850MPa、屈服強(qiáng)度為350MPa;1000℃拉伸強(qiáng)度為140MPa、延伸率為85%,1000℃、30MPa應(yīng)力的持久壽命為200小時(shí)、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室、機(jī)匣等部件。
2、時(shí)效強(qiáng)化型合金
使用溫度為-253~950℃,一般用于制作航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪盤與葉片等結(jié)構(gòu)件。制作渦輪盤的合金工作溫度為-253~700℃,要求具有良好的高低溫強(qiáng)度和抗疲勞性能。例如:GH4169合金,在650℃的最高屈服強(qiáng)度達(dá)1000MPa;制作葉片的合金溫度可達(dá)950℃,例如:GH220合金,950℃的拉伸強(qiáng)度為490MPa,940℃、200MPa的持久壽命大于40小時(shí)。
變形高溫合金主要為航天、航空、核能、石油民用工業(yè)提供結(jié)構(gòu)鍛件、餅材、環(huán)件、棒材、板材、管材、帶材和絲材。
鑄造高溫合金是指可以或只能用鑄造方法成型零件的一類高溫合金。其主要特點(diǎn)是:
1.具有更寬的成分范圍由于可不必兼顧其變形加工性能,合金的設(shè)計(jì)可以集中考慮優(yōu)化其使用性能。如對(duì)于鎳基高溫合金,可通過調(diào)整成分使γ’含量達(dá)60%或更高,從而在高達(dá)合金熔點(diǎn)85%的溫度下,合金仍能保持優(yōu)良性能。
2.具有更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域由于鑄造方法具有的特殊優(yōu)點(diǎn),可根據(jù)零件的使用需要,設(shè)計(jì)、制造出近終形或無余量的具有任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)和形狀的高溫合金鑄件。
根據(jù)鑄造合金的使用溫度,可以分為以下三類:
第一類:在-253~650℃使用的等軸晶鑄造高溫合金這類合金在很大的范圍溫度內(nèi)具有良好的綜合性能,特別是在低溫下能保持強(qiáng)度和塑性均不下降。如在航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)上用量較大的K4169合金,其650℃拉伸強(qiáng)度為1000MPa、屈服強(qiáng)度850MPa、拉伸塑性15%;650℃,620MPa應(yīng)力下的持久壽命為200小時(shí)。已用于制作航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的擴(kuò)壓器機(jī)匣及航天發(fā)動(dòng)機(jī)中各種泵用復(fù)雜結(jié)構(gòu)件等。
第二類:在650~950℃使用的等軸晶鑄造高溫合金這類合金在高溫下有較高的力學(xué)性能及抗熱腐蝕性能。例如K419合金,950℃時(shí),拉伸強(qiáng)度大于700MPa、拉伸塑性大于6%;950℃,200小時(shí)的持久強(qiáng)度極限大于230MPa。這類合金適于用做航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、導(dǎo)向葉片及整鑄渦輪。
第三類:在950~1100℃使用的定向凝固柱晶和單晶高溫合金這類合金在此溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的綜合性能和抗氧化、抗熱腐蝕性能。例如DD402單晶合金,1100℃、130MPa的應(yīng)力下持久壽命大于100小時(shí)。這是國內(nèi)使用溫度最高的渦輪葉片材料,適用于制作新型高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的一級(jí)渦輪葉片。