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傳統(tǒng)的劃分高溫合金材料可以根據(jù)什么來劃分 |
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發(fā)布者:管理員 發(fā)布時(shí)間:2023/11/25 閱讀:249次 【字體:大 中 小】 |
傳統(tǒng)的劃分高溫合金材料可以根據(jù)以下3 種方式來進(jìn)行: 按基體元素種類、合金強(qiáng)化類型、材料成型方式來進(jìn)行劃分。
1、按基體元素種類
⑴鐵基高溫合金
鐵基高溫合金又可稱作耐熱合金鋼。 它的基體是Fe 元素,加入少量的Ni、Cr 等合金元素,耐熱合金鋼按其正火要求可分為馬氏體、奧氏體、珠光體、鐵素體耐熱鋼等。
⑵鎳基高溫合金
鎳基高溫合金的含鎳量在一半以上,適用于1 000℃以上的工作條件,采用固溶、時(shí)效的加工過程,可以使抗蠕變性能和抗壓抗屈服強(qiáng)度大幅提升。目前就高溫環(huán)境使用的高溫合金來分析,使用鎳基高溫合金的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鐵基和鈷基高溫合金用處。同時(shí)鎳基高溫合金也是我國產(chǎn)量*大、使用量*大的一種高溫合金. 很多渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片及燃燒室,甚至渦輪增壓器也使用鎳基合金作為制備材料。半個(gè)多世紀(jì)以來,航空發(fā)動(dòng)機(jī)所應(yīng)用的高溫材料承受高溫能力從20 世紀(jì)40 年代末的750℃提高到90 年代末的1 200℃應(yīng)該說,這一巨大提升也促使鑄造工藝加工及表面涂層等方面快速發(fā)展。
⑶鈷基高溫合金
鈷基高溫合金是以鈷為基體,鈷含量大約占60%,同時(shí)需要加入Cr、Ni 等元素來提升高溫合金的耐熱性能,雖然這種高溫合金耐熱性能較好,但由于各個(gè)國家鈷資源產(chǎn)量比較少,加工比較困難,因此用量不多。通常用于高溫條件( 600 ~ 1 000℃) 和較長時(shí)間受極限復(fù)雜應(yīng)力高溫零部件,例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作葉片、渦輪盤、燃燒室熱端部件和航天發(fā)動(dòng)機(jī)等。為了獲得更優(yōu)良的耐熱性能,一般條件下要在制備時(shí)添加元素如W、MO、Ti、Al、Co,以保證其優(yōu)越的抗熱抗疲勞性。
2、合金強(qiáng)化類型
根據(jù)合金強(qiáng)化類型,高溫合金可以分為固溶強(qiáng)化型高溫合金和時(shí)效沉淀強(qiáng)化合金。
⑴固溶強(qiáng)化型
所謂固溶強(qiáng)化型即添加一些合金元素到鐵、鎳或鈷基高溫合金中,形成單相奧氏體組織,溶質(zhì)原子使固溶體基體點(diǎn)陣發(fā)生畸變,使固溶體中滑移阻力增加而強(qiáng)化。有些溶質(zhì)原子可以降低合金系的層錯(cuò)能,提高位錯(cuò)分解的傾向,導(dǎo)致交滑移難于進(jìn)行,合金被強(qiáng)化,達(dá)到高溫合金強(qiáng)化的目的。
⑵時(shí)效沉淀強(qiáng)化
所謂時(shí)效沉淀強(qiáng)化即合金工件經(jīng)固溶處理,冷塑性變形后,在較高的溫度放置或室溫保持其性能的一種熱處理工藝。例如:GH4169 合金,在650℃的*高屈服強(qiáng)度達(dá)1 000 MPa,制作葉片的合金溫度可達(dá)950℃。
3、材料成型方式
高溫合金材料成型方式劃分有:鑄造高溫合金( 包括普通鑄造合金、單晶合金、定向合金等) 、變形高溫合金、粉末冶金高溫合金( 包含普通粉末冶金和氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金)。
⑴鑄造高溫合金
采用鑄造方法直接制備零部件的合金材料叫鑄造高溫合金。根據(jù)合金基體成分劃分,可以分為鐵基鑄造高溫合金、鎳基鑄造高溫合金和鉆基鑄造高溫合金3 種類型。按結(jié)晶方式劃分,可以分為多晶鑄造高溫合金、定向凝固鑄造高溫合金、定向共晶鑄造高溫合金和單晶鑄造高溫合金等4 種類型。
⑵變形高溫合金
目前仍然是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中使用*多的材料,在國內(nèi)外應(yīng)用都比較廣泛,我國變形高溫合金年產(chǎn)量約為美國的1 /8 。以GH4169 合金為例,它是國內(nèi)外應(yīng)用范圍*多的一個(gè)主要品種. 我國主要在渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的螺栓、壓縮機(jī)及輪、甩油盤作為主要零件,隨著其他合金產(chǎn)品的日益成熟,變形高溫合金的使用量可能逐漸減少,但在未來數(shù)十年中仍然會是占主導(dǎo)地位。
⑶新型高溫合金
包括粉末高溫合金、鈦鋁系金屬間化合物、氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金、耐蝕高溫合金、粉末冶金及納米材料等多種細(xì)分產(chǎn)品領(lǐng)域.
①第三代粉末高溫合金的合金化程度提升,使其兼顧了前兩代的優(yōu)點(diǎn),獲得了更高的強(qiáng)度較低的損傷,粉末高溫合金生產(chǎn)工藝日趨成熟,未來可能從以下幾個(gè)方面開展: 粉末制備、熱處理工藝、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)、雙性能粉末盤;
②鈦鋁系金屬間化合物已經(jīng)開發(fā)到第四代,逐步向著多元微量和大量微元這兩個(gè)方向拓展,德國的漢堡大學(xué),日本京都大學(xué),德國的GKSS 中心等都進(jìn)行了廣泛的研究,鈦鋁系金屬間化合物現(xiàn)已應(yīng)用于船舶、生物醫(yī)用、體育用品領(lǐng)域;
③氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金是粉末高溫合金一部分,正在生產(chǎn)研制的有近20 余種,具有較高的高溫強(qiáng)度和低的應(yīng)力系數(shù),廣泛的應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)耐熱抗氧化部件、先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)、石油化工反應(yīng)釜等;
④耐蝕高溫合金主要用于替代耐火材料和耐熱鋼,應(yīng)用于建筑及航天航空領(lǐng)域。
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