Welk materiaal is een hogetemperatuurlegering? Wat omvatten legeringsmaterialen voor hoge temperaturen voornamelijk?
Legeringen voor hoge temperaturen zijn een type legering dat wordt gebruikt in omgevingen met hoge temperaturen, zware mechanische spanning en oxidatie en corrosie. Met de ontwikkeling van wetenschap en technologie hebben hoge-temperatuurlegeringen geleidelijk zes relatief complete onderdelen gevormd.
1. Misvormde legering op hoge temperatuur
Vervormde hogetemperatuurlegering verwijst naar een type legering dat kan worden verwerkt door warme en koude vervorming, een bedrijfstemperatuurbereik heeft van -253 ~ 1320 graden, goede mechanische eigenschappen heeft, uitgebreide sterkte- en taaiheidsindicatoren, en hoge anti-oxidatie en anti-corrosie eigenschappen. Volgens het warmtebehandelingsproces kan het worden onderverdeeld in een met een vaste oplossing versterkte legering en een door de leeftijd versterkte legering.
1. Stevige oplossing versterkte legering
Het bedrijfstemperatuurbereik bedraagt 900 ~ 1300 graden en de maximale anti-oxidatietemperatuur bereikt 1320 graden. De GH128-legering heeft bijvoorbeeld een treksterkte van 850 MPa en een vloeigrens van 350 MPa bij kamertemperatuur; een treksterkte van 140 MPa en een rek van 85% bij 1000 graden; een duurzame levensduur van 200 uur en een rek van 40% bij 1000 graden en 30 MPa spanning. Legeringen in vaste oplossingen worden over het algemeen gebruikt voor het maken van verbrandingskamers, behuizingen en andere componenten van luchtvaart- en ruimtevaartmotoren.
2. Door veroudering versterkte legering
De bedrijfstemperatuur is -253~950 graden en wordt over het algemeen gebruikt om structurele onderdelen te maken, zoals turbineschijven en bladen voor luchtvaart- en ruimtevaartmotoren. De legering die wordt gebruikt om turbineschijven te maken heeft een werktemperatuur van -253~700 graden en moet een goede sterkte bij hoge en lage temperaturen en weerstand tegen vermoeidheid hebben. Bijvoorbeeld: GH4169-legering heeft een maximale vloeigrens van 1000 MPa bij 650 graden; de legeringstemperatuur voor het maken van messen kan 950 graden bereiken. Bijvoorbeeld: de GH220-legering heeft een treksterkte van 490 MPa bij 950 graden en een duurzame levensduur van meer dan 40 uur bij 940 graden en 200 MPa.
Misvormde superlegeringen leveren voornamelijk structurele smeedstukken, cakes, ringen, staven, platen, pijpen, strips en draden voor de lucht- en ruimtevaart-, luchtvaart-, kernenergie- en civiele aardolie-industrie.
2. Gieten van legeringen op hoge temperatuur
Gegoten hogetemperatuurlegeringen verwijzen naar een type hogetemperatuurlegeringen die alleen of alleen kunnen worden gevormd door gietmethoden. De belangrijkste kenmerken zijn:
1. Heeft een breder compositiebereik. Omdat er geen rekening hoeft te worden gehouden met de vervormingsverwerkingsprestaties, kan het ontwerp van de legering zich richten op het optimaliseren van de prestaties. Voor hogetemperatuurlegeringen op nikkelbasis kan de samenstelling bijvoorbeeld zo worden aangepast dat het gehalte 60% of hoger bereikt, zodat de legering nog steeds uitstekende eigenschappen kan behouden bij temperaturen tot 85% van het smeltpunt van de legering. .
2. Heeft een breder toepassingsgebied. Vanwege de speciale voordelen van de gietmethode kunnen gietstukken van hoge temperatuurlegeringen met een bijna netto vorm of zonder marge worden ontworpen en vervaardigd met elke complexe structuur en vorm, afhankelijk van de gebruiksbehoeften van de onderdelen.
Afhankelijk van de bedrijfstemperatuur van gietlegeringen kunnen ze worden onderverdeeld in de volgende drie categorieën:
Categorie 1: Equiaxed kristalgegoten hogetemperatuurlegeringen gebruikt bij -253~650 graden. Dit type legering heeft goede uitgebreide eigenschappen over een breed temperatuurbereik, vooral bij lage temperaturen, waar zowel sterkte als plasticiteit behouden blijven zonder verslechtering. De K4169-legering, die in grote hoeveelheden wordt gebruikt in luchtvaart- en ruimtevaartmotoren, heeft bijvoorbeeld een treksterkte van 1000 MPa bij 650 graden, een vloeigrens van 850 MPa en een trekplasticiteit van 15%; de levensduur onder 620 MPa-stress bij 650 graden is 200 uur. Het is gebruikt om diffusorbehuizingen in ruimtevaartmotoren en complexe structurele onderdelen voor verschillende pompen in ruimtevaartmotoren te maken.
Categorie 2: Equiaxed kristalgegoten hogetemperatuurlegeringen gebruikt bij 650 tot 950 graden. Dit type legering heeft hoge mechanische eigenschappen en weerstand tegen hete corrosie bij hoge temperaturen. De K419-legering heeft bijvoorbeeld een treksterkte van meer dan 700 MPa en een trekplasticiteit van meer dan 6% bij 950 graden; bij 950 graden is de ultieme sterktelimiet voor 200 uur groter dan 230 MPa. Dit type legering is geschikt voor gebruik als turbinebladen voor vliegtuigmotoren, leischoepen en integraal gegoten turbines.
Categorie III: Directioneel gestolde kolomvormige kristallen en monokristallijne hogetemperatuurlegeringen gebruikt bij 950-1100 graad . Dit type legering heeft uitstekende uitgebreide eigenschappen en anti-oxidatie- en anti-hete corrosie-eigenschappen in dit temperatuurbereik. De DD402-eenkristallegering heeft bijvoorbeeld een duurzame levensduur van meer dan 100 uur onder een spanning van 1100 graden en 130 MPa. Dit is het heetste materiaal voor turbinebladen dat in China wordt gebruikt en is geschikt voor het maken van eerstetrapsturbinebladen voor nieuwe krachtige motoren.
Met de voortdurende verbetering van de precisiegiettechnologie ontstaan er ook voortdurend nieuwe speciale processen. Fijnkorrelige giettechnologie, directionele stollingstechnologie en CA-technologie voor complexe dunwandige structurele onderdelen hebben het niveau van het gieten van hogetemperatuurlegeringen aanzienlijk verbeterd en hun toepassingsbereik is blijven toenemen.
3. Poedermetallurgie-legeringen voor hoge temperaturen
Legeringspoederproducten op hoge temperatuur worden vervaardigd door gebruik te maken van verstoven legeringspoeder op hoge temperatuur, heet isostatisch persen of heet isostatisch persen en vervolgens smeden. Met behulp van het poedermetallurgieproces is de samenstelling, vanwege de kleine poederdeeltjes en de hoge koelsnelheid, uniform, geen macrosegregatie en zijn de korrels klein, zijn de prestaties bij hete verwerking goed, is de metaalbenutting hoog en zijn de kosten laag Vooral de vloeigrens en vermoeiingseigenschappen van de legering worden verbeterd. Grote verbetering.
FGH95 poedermetallurgie superlegering heeft een treksterkte van 1500 MPa bij 650 graden en een duurzame levensduur van meer dan 50 uur onder een spanning van 1034 MPa. Het is momenteel de superlegering voor plaatpoedermetallurgie met de hoogste sterkte onder werkomstandigheden van 650 graden. Poedermetallurgische hoge-temperatuurlegeringen kunnen voldoen aan de eisen van motoren met hogere spanningsniveaus en zijn de voorkeursmaterialen voor hoge-temperatuurcomponenten zoals turbineschijven, compressorschijven en turbineschotten in motoren met hoge stuwkracht-gewichtsverhoudingen.
4. Legering voor het versterken van de oxidedispersie (ODS).
Het is een speciale hogetemperatuurlegering die wordt gevormd met behulp van een uniek mechanisch legeringsproces (MA). Ultrafijne (minder dan 50 nm) ultrastabiele oxidedispersieversterkende fasen bij hoge temperaturen zijn gelijkmatig verspreid in de legeringsmatrix. De sterkte van de legering kan nog steeds worden gehandhaafd onder omstandigheden die dicht bij het smeltpunt van de legering zelf liggen, en heeft uitstekende kruipeigenschappen bij hoge temperaturen, superieure oxidatieweerstand bij hoge temperaturen en weerstand tegen koolstof- en zwavelcorrosie.
Er zijn momenteel drie hoofdtypen ODS-legeringen die commercieel worden geproduceerd:
De MA956-legering kan worden gebruikt bij temperaturen tot 1350 graden in een oxiderende atmosfeer en staat op de eerste plaats onder hogetemperatuurlegeringen in termen van weerstand tegen oxidatie, koolstof- en zwavelcorrosie. Kan worden gebruikt voor het bekleden van de verbrandingskamer van vliegtuigmotoren.
De MA754-legering kan worden gebruikt bij temperaturen tot 1250 graden in een oxiderende atmosfeer en behoudt een zeer hoge sterkte bij hoge temperaturen en weerstand tegen medium-alkaliglascorrosie. Het wordt nu gebruikt om geleidetandwielen en geleidebladen van vliegtuigmotoren te maken.
MA6000-legering heeft een treksterkte van 222 MPa en een vloeigrens van 192 MPa bij 1100 graden; de 1000-uurduursterkte bij 1100 graden is 127 MPa, wat op de eerste plaats staat onder legeringen voor hoge temperaturen en kan worden gebruikt in bladen van lucht- en ruimtevaartmotoren.
5. Intermetaalverbindingen materialen voor hoge temperaturen
Intermetallische materialen voor hoge temperaturen zijn een soort lichtspecifieke materialen voor hoge temperaturen met belangrijke toepassingsmogelijkheden die recentelijk zijn onderzocht en ontwikkeld. Al meer dan tien jaar is het fundamentele onderzoek naar intermetaalverbindingen, legeringsontwerp, procesontwikkeling en toepassingsonderzoek volwassen geworden, vooral op het gebied van de voorbereidings- en verwerkingstechnologie, het harden en versterken van materialen uit de Ti-Al-, Ni-Al- en Fe-Al-serie. hebben mechanische eigenschappen en toepassingsonderzoek opmerkelijke resultaten geboekt.
Op Ti3Al gebaseerde legering (TAC-1), op TiAl gebaseerde legering (TAC-2) en op Ti2AlNb gebaseerde legering hebben een lage dichtheid (3,8~5,8g/cm3), hoge temperatuur en hoge sterkte, hoge staalheid en uitstekende oxidatieweerstand en kruipweerstand. Voordelen: Het kan het gewicht van structurele onderdelen met 35 tot 50% verminderen. Op Ni3Al gebaseerde legering MX-246 heeft een goede corrosieweerstand, slijtvastheid en cavitatieweerstand, wat uitstekende toepassingsvooruitzichten oplevert. Op Fe3Al gebaseerde legering heeft een goede oxidatie- en corrosieweerstand, hoge sterkte bij gemiddelde temperaturen (minder dan 600 graden) en lage kosten. Het is een nieuw materiaal dat roestvrij staal gedeeltelijk kan vervangen.
