Milyen anyag a magas hőmérsékletű ötvözet? Mit tartalmaznak főként a magas hőmérsékletű ötvözött anyagok?
A magas hőmérsékletű ötvözetek olyan típusú ötvözetek, amelyeket magas hőmérsékleten, erős mechanikai igénybevételnek, valamint oxidációs és korróziós környezetben használnak. A tudomány és a technológia fejlődésével a magas hőmérsékletű ötvözetek fokozatosan hat viszonylag teljes alkatrészt alkottak.
1. Deformált magas hőmérsékletű ötvözet
A deformált, magas hőmérsékletű ötvözet olyan ötvözettípusra utal, amely meleg és hideg deformációval is feldolgozható, üzemi hőmérséklet-tartománya -253 ~ 1320 fok, jó mechanikai tulajdonságokkal, átfogó szilárdsági és szívóssági mutatókkal rendelkezik, valamint magas. antioxidáns és korróziógátló tulajdonságok. Hőkezelési eljárása szerint szilárd oldattal erősített ötvözetre és öregítéssel erősített ötvözetre osztható.
1. Szilárd oldattal erősített ötvözet
Az üzemi hőmérséklet tartomány 900-1300 fok, és a maximális antioxidációs hőmérséklet eléri az 1320 fokot. Például a GH128 ötvözet szakítószilárdsága 850 MPa és folyáshatára 350 MPa szobahőmérsékleten; a szakítószilárdsága 140 MPa és a nyúlása 85% 1000 fokon; 200 órás tartós élettartam és 40%-os nyúlás 1000 fokon és 30 MPa feszültség mellett. A szilárd oldatú ötvözeteket általában repülőgép- és űrrepülőgép-motorok égéstereinek, burkolatainak és egyéb alkatrészeknek a készítésére használják.
2. Öregítéssel erősített ötvözet
Az üzemi hőmérséklet -253~950 fok, és általában szerkezeti részek, például turbinatárcsák és -lapátok készítésére használják repülőgép- és repülőgép-hajtóművekhez. A turbinatárcsák gyártásához használt ötvözet üzemi hőmérséklete -253~700 fok, és jó magas és alacsony hőmérsékleti szilárdsággal és fáradtságállósággal kell rendelkeznie. Például: a GH4169 ötvözet maximális folyáshatára 1000 MPa 650 fokon; az ötvözet hőmérséklete a pengék készítéséhez elérheti a 950 fokot. Például: A GH220 ötvözet szakítószilárdsága 950 fokon 490 MPa, élettartama pedig több mint 40 óra 940 fokon és 200 MPa-on.
A deformált szuperötvözetek főként szerkezeti kovácsolt anyagokat, pogácsákat, gyűrűket, rudakat, lemezeket, csöveket, szalagokat és vezetékeket biztosítanak a repülőgépipar, a légi közlekedés, az atomenergia és a polgári kőolajipar számára.
2. Magas hőmérsékletű ötvözetek öntése
Az öntött magas hőmérsékletű ötvözetek olyan magas hőmérsékletű ötvözetek típusát jelentik, amelyeket csak öntési módszerekkel lehet vagy lehet kialakítani. Fő jellemzői a következők:
1. Szélesebb összetételű. Mivel nem kell figyelembe venni a deformációs feldolgozási teljesítményét, az ötvözet tervezése a teljesítmény optimalizálására összpontosíthat. Például a nikkel alapú, magas hőmérsékletű ötvözetek összetétele beállítható úgy, hogy a tartalom elérje a 60%-ot vagy magasabbat, hogy az ötvözet kiváló tulajdonságait az ötvözet olvadáspontjának 85%-áig terjedő hőmérsékleten is megőrizze. .
2. Szélesebb alkalmazási területtel rendelkezik. Az öntési mód speciális előnyeinek köszönhetően az alkatrészek felhasználási igényei szerint bármilyen összetett szerkezettel és formával tervezhetők és gyárthatók a magas hőmérsékletű, közel nettó alakú vagy margó nélküli ötvözetöntvények.
Az öntvényötvözetek üzemi hőmérséklete szerint a következő három kategóriába sorolhatók:
1. kategória: Kiegyensúlyozott kristályöntvény, magas hőmérsékletű ötvözetek, amelyeket -253~650 fokon használnak. Az ilyen típusú ötvözet jó átfogó tulajdonságokkal rendelkezik széles hőmérséklet-tartományban, különösen alacsony hőmérsékleten, ahol mind a szilárdság, mind a plaszticitás romlás nélkül megmarad. Például a K4169 ötvözet, amelyet nagy mennyiségben használnak repülési és repülőgép-hajtóművekben, szakítószilárdsága 650 fokon 1000 MPa, folyáshatára 850 MPa, szakítószilárdsága pedig 15%; az élettartam 620 MPa feszültség alatt 650 fokon 200 óra. Használták repülőgép-hajtóművek diffúzorházainak és repülőgép-hajtóművek különféle szivattyúinak összetett szerkezeti alkatrészeinek készítésére.
2. kategória: Egyensúlyú kristályöntvény, magas hőmérsékletű ötvözetek 650–950 fok között. Ez az ötvözettípus magas mechanikai tulajdonságokkal és magas hőmérsékleten történő forró korrózióállósággal rendelkezik. Például a K419 ötvözet szakítószilárdsága nagyobb, mint 700 MPa, és szakítószilárdsága 6%-nál nagyobb 950 fokban; 950 fokon a 200 órás szilárdsági határ meghaladja a 230 MPa-t. Ez az ötvözettípus alkalmas repülőgép-hajtóművek turbinalapátjaként, vezetőlapátként és egybeöntött turbinaként.
III. kategória: Irányított szilárdságú oszlopos kristály és egykristályos magas hőmérsékletű ötvözetek, amelyeket 950-1100 fokon használnak. Az ilyen típusú ötvözet kiváló átfogó tulajdonságokkal, valamint antioxidáns és forró korróziógátló tulajdonságokkal rendelkezik ebben a hőmérsékleti tartományban. Például a DD402 egykristály ötvözet tartós élettartama több mint 100 óra 1100 fokos feszültség és 130 MPa mellett. Ez a Kínában használt legforróbb turbinalapát-anyag, és alkalmas új, nagy teljesítményű motorok első fokozatú turbinalapátjainak készítésére.
A precíziós öntési technológia folyamatos fejlesztésével folyamatosan új speciális eljárások is megjelennek. A finomszemcsés öntési technológia, az irányított szilárdítási technológia és az összetett vékonyfalú szerkezeti részek CA-technológiája nagymértékben javította a magas hőmérsékletű ötvözetek öntési szintjét, és alkalmazási körük tovább bővült.
3. Porkohászati magas hőmérsékletű ötvözetek
A magas hőmérsékletű ötvözetportermékeket porlasztott magas hőmérsékletű ötvözetpor, forró izosztatikus préselés vagy forró izosztatikus sajtolással, majd kovácsolással állítják elő. A porkohászati eljárással a kis porszemcsék és a gyors hűtési sebesség miatt az összetétel egységes, nincs makroszegregáció, és a szemcsék kicsik, a forró feldolgozási teljesítmény jó, a fém felhasználási arány magas és a költségek alacsonyak. , különösen az ötvözet folyáshatára és kifáradási tulajdonságai javulnak. Nagy javulás.
Az FGH95 porkohászati szuperötvözet szakítószilárdsága 1500 MPa 650 fokon, élettartama pedig több mint 50 óra 1034 MPa feszültség mellett. Jelenleg ez a legnagyobb szilárdságú lemezporkohászati szuperötvözet 650 fokos munkakörülmények között. A porkohászati magas hőmérsékletű ötvözetek megfelelhetnek a magasabb igénybevételű motorok követelményeinek, és a magas hőmérsékletű alkatrészek, például a turbinatárcsák, a kompresszortárcsák és a turbina terelőlapok által választott anyagok a nagy tolóerő-tömeg arányú motorokban.
4. Oxid diszperziót erősítő (ODS) ötvözet
Ez egy speciális, magas hőmérsékletű ötvözet, amelyet egyedülálló mechanikus ötvözési (MA) eljárással hoztak létre. Az ultrafinom (50 nm-nél kisebb) ultrastabil oxiddiszperziót erősítő fázisok magas hőmérsékleten egyenletesen oszlanak el az ötvözetmátrixban. Az ötvözet szilárdsága az ötvözet olvadáspontjához közeli körülmények között is megtartható, kiváló kúszási tulajdonságokkal rendelkezik magas hőmérsékleten, kiváló magas hőmérsékletű oxidációállósággal, szén- és kénkorrózióállósággal.
Jelenleg három fő típusú ODS-ötvözet létezik kereskedelmi forgalomban:
Az MA956 ötvözet akár 1350 fokos hőmérsékleten is használható oxidáló atmoszférában, első helyen áll a magas hőmérsékletű ötvözetek között az oxidációval, szén- és kénkorrózióval szembeni ellenállás tekintetében. Használható repülőgép-hajtóművek égésterének bélelésére.
Az MA754 ötvözet legfeljebb 1250 fokos hőmérsékleten használható oxidáló atmoszférában, és nagyon magas magas hőmérsékleti szilárdságot és ellenállást tart fenn a közepesen alkáli üvegkorrózióval szemben. Ma már aeromotorok vezető fogaskerekek és vezetőlapátok gyártására használják.
Az MA6000 ötvözet szakítószilárdsága 222 MPa és folyáshatára 192 MPa 1100 fokon; az 1000-órás kitartási szilárdság 1100 fokon 127 MPa, ami az első helyen áll a magas hőmérsékletű ötvözetek között, és használható repülőgép-hajtóművek lapátjaiban.
5. Intermetallikus összetett magas hőmérsékletű anyagok
Az intermetallikus magas hőmérsékletű anyagok a fényre jellemző, magas hőmérsékletű anyagok, amelyek fontos alkalmazási lehetőségekkel rendelkeznek, és amelyeket nemrégiben kutattak és fejlesztettek ki. Több mint tíz éve érlelődött az intermetallikus vegyületekkel, ötvözettervezéssel, folyamatfejlesztéssel és alkalmazáskutatással kapcsolatos alapkutatás, különösen a Ti-Al, Ni-Al és Fe-Al sorozatú anyagok előállítási és feldolgozási technológiája, edzése és erősítése terén. , a mechanikai tulajdonságok és az alkalmazási kutatások figyelemre méltó eredményeket értek el.
A Ti3Al alapú ötvözet (TAC-1), a TiAl alapú ötvözet (TAC-2) és a Ti2AlNb alapú ötvözet alacsony sűrűségű (3,8–5,8 g/cm3), magas hőmérsékletű és nagy szilárdságú, nagy acélsűrűségű. és kiváló oxidáció- és kúszásállóság. Előnyök: 35-50%-kal csökkentheti a szerkezeti részek súlyát. A Ni3Al-alapú ötvözet, az MX-246 jó korrózióállósággal, kopásállósággal és kavitációval szembeni ellenálló képességgel rendelkezik, kiváló alkalmazási lehetőségeket mutatva. A Fe3Al alapú ötvözet jó oxidáció- és korrózióállósággal rendelkezik, nagy szilárdságú közepes hőmérsékleten (600 fok alatt) és alacsony költséggel rendelkezik. Ez egy új anyag, amely részben helyettesítheti a rozsdamentes acélt.
