Який матеріал є жароміцним сплавом? Що в основному включають матеріали з високотемпературних сплавів?
Високотемпературні сплави - це тип сплавів, що використовуються в середовищах високої температури, сильних механічних навантажень, окислення та корозії. З розвитком науки і техніки з високотемпературних сплавів поступово утворилося шість відносно завершених частин.
1. Деформований високотемпературний сплав
Деформований високотемпературний сплав відноситься до типу сплаву, який можна обробляти гарячою та холодною деформацією, має діапазон робочих температур -253 ~ 1320 градусів, має добрі механічні властивості, повні показники міцності та в’язкості та має високу антиокислювальні та антикорозійні властивості. Відповідно до процесу термічної обробки його можна розділити на сплав, зміцнений твердим розчином, і сплав, зміцнений віком.
1. Твердорозчинний зміцнений сплав
Діапазон робочих температур становить 900 ~ 1300 градусів, а максимальна температура антиокислення досягає 1320 градусів. Наприклад, сплав GH128 має міцність на розрив 850 МПа і межу текучості 350 МПа при кімнатній температурі; міцність на розрив 140 МПа та подовження 85% при 1000 градусів; довговічність 200 годин і подовження 40% при 1000 градусів і навантаженні 30 МПа. Тверді розчини сплавів зазвичай використовуються для виготовлення камер згоряння, корпусів та інших компонентів авіаційних і аерокосмічних двигунів.
2. Зміцнений старінням сплав
Робоча температура становить -253~950 градусів, і вона зазвичай використовується для виготовлення структурних частин, таких як диски турбін і лопаті для авіаційних і аерокосмічних двигунів. Сплав, який використовується для виготовлення дисків турбін, має робочу температуру -253~700 градусів і повинен мати хорошу міцність при високих і низьких температурах і стійкість до втоми. Наприклад: сплав GH4169 має максимальну межу текучості 1000 МПа при 650 градусах; температура сплаву для виготовлення лез може досягати 950 градусів. Наприклад: сплав GH220 має міцність на розрив 490 МПа при 950 градусах і довговічність понад 40 годин при 940 градусах і 200 МПа.
Деформовані суперсплави в основному забезпечують конструкційні поковки, торти, кільця, прутки, плити, труби, стрічки та дріт для аерокосмічної, авіаційної, атомної енергетики та нафтової цивільної промисловості.
2. Лиття жаропрочних сплавів
Литі високотемпературні сплави відносяться до типу високотемпературних сплавів, які можуть або можуть бути сформовані лише методами лиття. Його основні особливості:
1. Має більш широкий спектр складу. Оскільки немає потреби враховувати його продуктивність обробки деформації, конструкція сплаву може бути зосереджена на оптимізації його продуктивності. Наприклад, для високотемпературних сплавів на основі нікелю можна регулювати склад таким чином, щоб вміст досягав 60% або вище, щоб сплав міг зберігати чудові властивості при температурах до 85% від точки плавлення сплаву. .
2. Має більш широку сферу застосування. Завдяки особливим перевагам методу лиття, виливки з високотемпературного сплаву з майже чистою формою або без запасу можуть бути розроблені та виготовлені з будь-якою складною структурою та формою відповідно до потреб використання деталей.
За температурою служби ливарні сплави можна розділити на три категорії:
Категорія 1: рівновісні кристалічні литі високотемпературні сплави, що використовуються при -253~650 градусах. Цей тип сплаву має хороші комплексні властивості в широкому діапазоні температур, особливо при низьких температурах, де міцність і пластичність зберігаються без погіршення. Наприклад, сплав К4169, який у великих кількостях використовується в авіаційних і аерокосмічних двигунах, має міцність на розрив 1000 МПа при 650 градусів, межу текучості 850 МПа і пластичність на розрив 15%; термін служби під напругою 620 МПа при 650 градусах становить 200 годин. Його використовували для виготовлення корпусів дифузорів в аерокосмічних двигунах і складних конструкційних деталей для різних насосів в аерокосмічних двигунах.
Категорія 2: рівновісні кристалічні литі високотемпературні сплави, що використовуються при 650-950 градусах. Цей тип сплаву має високі механічні властивості та стійкість до гарячої корозії при високих температурах. Наприклад, сплав К419 має міцність на розрив понад 700 МПа та пластичність на розрив понад 6% при 950 градусах; при 950 градусах гранична межа міцності протягом 200 годин перевищує 230 МПа. Цей тип сплаву підходить для використання як турбінні лопатки авіаційних двигунів, напрямні лопатки та цільнолиті турбіни.
Категорія III: Спрямовано затверділі стовпчасті кристали та монокристалічні високотемпературні сплави, що використовуються при 950-1100 градусі. Цей тип сплаву має відмінні комплексні властивості та властивості проти окислення та антикорозійні властивості в цьому діапазоні температур. Наприклад, монокристалічний сплав DD402 має довговічність понад 100 годин при навантаженні 1100 градусів і 130 МПа. Це найгарячіший матеріал для турбінних лопатей, який використовується в Китаї, і підходить для виготовлення турбінних лопаток першого ступеня для нових високопродуктивних двигунів.
З постійним удосконаленням технології точного лиття також постійно з’являються нові спеціальні процеси. Технологія дрібнозернистого лиття, технологія спрямованого затвердіння та технологія CA для складних тонкостінних конструкційних деталей значно підвищили рівень лиття високотемпературних сплавів, і сфера їх застосування продовжує збільшуватися.
3. Порошкова металургія жаропрочних сплавів
Порошкові вироби з високотемпературного сплаву виготовляються за допомогою розпиленого порошку високотемпературного сплаву, гарячого ізостатичного пресування або гарячого ізостатичного пресування та подальшого кування. Використовуючи процес порошкової металургії, завдяки дрібним частинкам порошку та високій швидкості охолодження композиція однорідна, відсутність макросегрегації, а зерна дрібні, ефективність гарячої обробки хороша, коефіцієнт використання металу високий, а вартість низька , особливо межа текучості та втомні властивості сплаву покращуються. Велике покращення.
Суперсплав порошкової металургії FGH95 має міцність на розрив 1500 МПа при 650 градусах і довговічність понад 50 годин при навантаженні 1034 МПа. На даний момент це найміцніший пластинчастий суперсплав порошкової металургії при робочих умовах 650 градусів. Високотемпературні сплави порошкової металургії можуть задовольнити вимоги двигунів з високим рівнем напруги і є матеріалами вибору для високотемпературних компонентів, таких як диски турбіни, диски компресора та перегородки турбіни в двигунах з високим співвідношенням тяги до ваги.
4. Сплав оксидно-дисперсійного зміцнення (ОДС).
Це спеціальний високотемпературний сплав, сформований за допомогою унікального процесу механічного легування (МА). Надтонкі (менше 50 нм) оксидні дисперсійні зміцнюючі фази з надстабільними оксидними дисперсійними зміцнюючими фазами при високих температурах рівномірно розподілені в матриці сплаву. Міцність його сплаву все ще може зберігатися в умовах, близьких до температури плавлення самого сплаву, і він має відмінні властивості високотемпературної повзучості, чудову стійкість до високотемпературного окислення, корозійну стійкість до вуглецю та сірки.
В даний час існує три основних типи сплавів ODS, які комерційно виробляються:
Сплав MA956 може використовуватися при температурах до 1350 градусів в окислювальній атмосфері, займаючи перше місце серед високотемпературних сплавів з точки зору стійкості до окислення, вуглецевої та сірчаної корозії. Може використовуватися для футерування камери згоряння авіаційних двигунів.
Сплав MA754 можна використовувати при температурах до 1250 градусів в окислювальній атмосфері та зберігає дуже високу високотемпературну міцність і стійкість до середньо-лужної корозії скла. Зараз він використовується для виготовлення направляючих зубчастих кілець і направляючих лопатей авіаційних двигунів.
Сплав MA6000 має міцність на розрив 222 МПа та межу текучості 192 МПа при 1100 градусах; 1000-годинна витривалість при 1100 градусах становить 127 МПа, що займає перше місце серед високотемпературних сплавів і може використовуватися в лопатях аерокосмічних двигунів.
5. Інтерметалічні складні високотемпературні матеріали
Інтерметалічні високотемпературні матеріали — це тип світло-специфічних високотемпературних матеріалів з важливими перспективами застосування, які нещодавно були досліджені та розроблені. Протягом більш ніж десяти років фундаментальні дослідження інтерметалічних сполук, дизайну сплавів, розробки процесів і досліджень застосування досягли зрілості, особливо в технології підготовки та обробки, посилення та зміцнення матеріалів серії Ti-Al, Ni-Al і Fe-Al. , механічні властивості та дослідження застосування досягли значних досягнень.
Сплав на основі Ti3Al (TAC-1), сплав на основі TiAl (TAC-2) і сплав на основі Ti2AlNb мають низьку щільність (3,8~5,8 г/см3), високу температуру та високу міцність, високу сталь відмінна стійкість до окислення та повзучості. Переваги: дозволяє зменшити вагу структурних частин на 35-50%. Сплав на основі Ni3Al MX-246 має гарну корозійну стійкість, зносостійкість і стійкість до кавітації, демонструючи чудові перспективи застосування. Сплав на основі Fe3Al має хорошу стійкість до окислення та корозії, високу міцність при середніх температурах (менше 600 градусів) і низьку вартість. Це новий матеріал, який може частково замінити нержавіючу сталь.
