Ce material este aliajul de temperatură înaltă? Ce includ în principal materialele din aliaj la temperatură înaltă?
Aliajele la temperatură înaltă sunt un tip de aliaj utilizat în medii de temperatură înaltă, stres mecanic sever și mediu de oxidare și coroziune. Odată cu dezvoltarea științei și tehnologiei, aliajele de înaltă temperatură au format treptat șase părți relativ complete.
1. Aliaj deformat la temperatură înaltă
Aliajul deformat la temperatură înaltă se referă la un tip de aliaj care poate fi procesat prin deformare la cald și la rece, are o gamă de temperatură de funcționare de -253 ~ 1320 grade, are proprietăți mecanice bune, indicatori cuprinși de rezistență și tenacitate și are un nivel ridicat de temperatură. proprietăți anti-oxidare și anticoroziune. Conform procesului său de tratament termic, poate fi împărțit în aliaj întărit cu soluție solidă și aliaj întărit în vârstă.
1. Aliaj întărit cu soluție solidă
Intervalul de temperatură de funcționare este de 900 ~ 1300 de grade, iar temperatura maximă de antioxidare ajunge la 1320 de grade. De exemplu, aliajul GH128 are o rezistență la tracțiune de 850MPa și o limită de curgere de 350MPa la temperatura camerei; o rezistență la tracțiune de 140MPa și o alungire de 85% la 1000 de grade; o durată de viață durabilă de 200 de ore și o alungire de 40% la 1000 de grade și stres de 30MPa. Aliajele cu soluție solidă sunt utilizate în general pentru a face camere de combustie, carcase și alte componente ale motoarelor aviatice și aerospațiale.
2. Aliaj întărit de îmbătrânire
Temperatura de funcționare este de -253~950 de grade și este, în general, utilizată pentru a face piese structurale, cum ar fi discuri de turbine și palete pentru motoarele de aviație și aerospațiale. Aliajul folosit pentru a face discuri de turbină are o temperatură de lucru de -253~700 de grade și este necesar să aibă o rezistență bună la temperaturi ridicate și scăzute și rezistență la oboseală. De exemplu: aliajul GH4169 are o limită de curgere maximă de 1000MPa la 650 de grade; temperatura aliajului pentru fabricarea lamelor poate ajunge la 950 de grade. De exemplu: aliajul GH220 are o rezistență la tracțiune de 490 MPa la 950 de grade și o durată de viață durabilă de peste 40 de ore la 940 de grade și 200 MPa.
Superaliajele deformate furnizează în principal elemente forjate structurale, turte, inele, bare, plăci, țevi, benzi și fire pentru industria aerospațială, aviație, energie nucleară și industria petrolieră civilă.
2. Turnarea aliajelor la temperaturi înalte
Aliajele turnate la temperatură înaltă se referă la un tip de aliaje la temperatură înaltă care pot sau pot fi formate numai prin metode de turnare. Principalele sale caracteristici sunt:
1. Are o gamă mai largă de compoziție. Deoarece nu este nevoie să se ia în considerare performanța de procesare a deformării, proiectarea aliajului se poate concentra pe optimizarea performanței sale. De exemplu, pentru aliajele de temperatură înaltă pe bază de nichel, compoziția poate fi ajustată astfel încât conținutul să ajungă la 60% sau mai mare, astfel încât aliajul să poată menține în continuare proprietăți excelente la temperaturi de până la 85% din punctul de topire al aliajului. .
2. Are un domeniu de aplicare mai larg. Datorită avantajelor speciale ale metodei de turnare, piese turnate din aliaj de înaltă temperatură cu formă aproape netă sau fără marjă pot fi proiectate și fabricate cu orice structură și formă complexă în funcție de nevoile de utilizare ale pieselor.
În funcție de temperatura de serviciu a aliajelor de turnare, acestea pot fi împărțite în următoarele trei categorii:
Categoria 1: aliaje de temperatură înaltă turnate cu cristal echiaxial utilizate la -253~650 de grade . Acest tip de aliaj are proprietăți cuprinzătoare bune într-o gamă largă de temperaturi, în special la temperaturi scăzute, unde atât rezistența, cât și plasticitatea sunt menținute fără degradare. De exemplu, aliajul K4169, care este utilizat în cantități mari în motoarele de aviație și aerospațiale, are o rezistență la tracțiune de 1000MPa la 650 de grade, o limită de curgere de 850MPa și o plasticitate la tracțiune de 15%; Durata de viață sub stres de 620 MPa la 650 de grade este de 200 de ore. A fost folosit pentru a face carcase de difuzoare în motoarele aerospațiale și piese structurale complexe pentru diverse pompe din motoarele aerospațiale.
Categoria 2: aliaje de temperatură înaltă turnate cu cristal echiaxial utilizate la 650 până la 950 de grade. Acest tip de aliaj are proprietăți mecanice ridicate și rezistență la coroziune la cald la temperaturi ridicate. De exemplu, aliajul K419 are o rezistență la tracțiune mai mare de 700 MPa și o plasticitate la tracțiune mai mare de 6% la 950 de grade; la 950 de grade, limita de rezistență finală pentru 200 de ore este mai mare de 230 MPa. Acest tip de aliaj este potrivit pentru utilizare ca palete de turbine ale motoarelor de aeronave, palete de ghidare și turbine turnate integral.
Categoria III: cristal coloan solidificat direcțional și aliaje monocristale la temperatură înaltă utilizate la 950-1100 grade . Acest tip de aliaj are proprietăți cuprinzătoare excelente și proprietăți antioxidare și anticoroziune la cald în acest interval de temperatură. De exemplu, aliajul monocristal DD402 are o durată de viață durabilă de peste 100 de ore sub un stres de 1100 de grade și 130 MPa. Acesta este cel mai tare material pentru pale de turbină folosit în China și este potrivit pentru fabricarea palelor de turbină din prima etapă pentru motoare noi de înaltă performanță.
Odată cu îmbunătățirea continuă a tehnologiei de turnare de precizie, apar în mod constant și noi procese speciale. Tehnologia de turnare cu granulație fină, tehnologia de solidificare direcțională și tehnologia CA pentru piese structurale complexe cu pereți subțiri au îmbunătățit foarte mult nivelul de turnare a aliajelor la temperatură înaltă, iar domeniul de aplicare a acestora a continuat să crească.
3. Metalurgia pulberilor aliaje la temperaturi înalte
Produsele cu pulbere din aliaj de temperatură înaltă sunt fabricate prin utilizarea pulberii atomizate de aliaj de înaltă temperatură, presare izostatică la cald sau presare izostatică la cald și apoi forjare. Folosind procesul de metalurgie a pulberilor, datorită particulelor mici de pulbere și vitezei rapide de răcire, compoziția este uniformă, fără macrosegregare, iar boabele sunt mici, performanța de prelucrare la cald este bună, rata de utilizare a metalului este mare și costul este scăzut. , în special rezistența la curgere și proprietățile la oboseală ale aliajului sunt îmbunătățite. Îmbunătățire mare.
Superaliajul de metalurgie a pulberilor FGH95 are o rezistență la tracțiune de 1500MPa la 650 de grade și o durată de viață durabilă de peste 50 de ore sub un stres de 1034MPa. În prezent, este superaliaj de metalurgie a pulberilor cu plăci cu cea mai mare rezistență în condiții de lucru de 650 de grade. Aliajele la temperaturi înalte din metalurgia pulberilor pot îndeplini cerințele motoarelor cu niveluri de solicitare mai ridicate și sunt materialele de alegere pentru componentele de temperatură înaltă, cum ar fi discuri de turbină, discuri de compresor și deflectoare de turbină în motoarele cu rapoarte ridicate între tracțiune și greutate.
4. Aliaj de întărire a dispersiei de oxid (ODS).
Este un aliaj special la temperatură înaltă format prin utilizarea unui proces unic de aliere mecanică (MA). Fazele de întărire a dispersiei de oxid ultrafine (mai puțin de 50 nm) cu faze de întărire a dispersiei de oxid ultra-stabile la temperaturi ridicate sunt dispersate uniform în matricea aliajului. Rezistența aliajului său poate fi încă menținută în condiții apropiate de punctul de topire al aliajului în sine și are proprietăți excelente de fluaj la temperatură înaltă, rezistență superioară la oxidare la temperatură înaltă, rezistență la coroziune la carbon și sulf.
În prezent, există trei tipuri principale de aliaje ODS care au fost produse comercial:
Aliajul MA956 poate fi folosit la temperaturi de până la 1350 de grade într-o atmosferă oxidantă, ocupându-se pe primul loc printre aliajele de temperatură înaltă în ceea ce privește rezistența la oxidare, coroziune cu carbon și sulf. Poate fi folosit pentru căptușirea camerei de ardere a motoarelor de aeronave.
Aliajul MA754 poate fi utilizat la temperaturi de până la 1250 de grade într-o atmosferă oxidantă și menține rezistența la temperatură ridicată și rezistența la coroziunea sticlei medii alcaline. Acum este folosit pentru a face inele de ghidare și lame de ghidare a motoarelor aerodinamice.
Aliajul MA6000 are o rezistență la tracțiune de 222 MPa și o rezistență la curgere de 192 MPa la 1100 de grade; rezistența de 1000-oră la 1100 de grade este de 127MPa, ocupând primul loc printre aliajele de temperatură înaltă și poate fi utilizată la paletele motoarelor aerospațiale.
5. Materiale compuse intermetalice la temperatură înaltă
Materialele intermetalice de temperatură înaltă sunt un tip de materiale de temperatură înaltă specifice luminii, cu perspective importante de aplicare, care au fost cercetate și dezvoltate recent. De mai bine de zece ani, cercetările de bază privind compușii intermetalici, proiectarea aliajelor, dezvoltarea proceselor și cercetarea aplicațiilor s-au maturizat, în special în tehnologia de pregătire și prelucrare, întărirea și întărirea materialelor din seriile Ti-Al, Ni-Al și Fe-Al. , proprietățile mecanice și cercetarea aplicațiilor au făcut realizări remarcabile.
Aliajul pe bază de Ti3Al (TAC-1), aliajul pe bază de TiAl (TAC-2) și aliajul pe bază de Ti2AlNb au densitate scăzută (3,8 ~ 5,8 g/cm3), temperatură ridicată și rezistență ridicată, oțelitate ridicată și rezistență excelentă la oxidare și rezistență la fluaj. Avantaje: Poate reduce greutatea pieselor structurale cu 35 până la 50%. Aliajul pe bază de Ni3Al, MX-246 are o bună rezistență la coroziune, rezistență la uzură și rezistență la cavitație, prezentând perspective excelente de aplicare. Aliajul pe bază de Fe3Al are o rezistență bună la oxidare și coroziune, rezistență ridicată la temperaturi medii (mai puțin de 600 de grade) și costuri reduse. Este un material nou care poate înlocui parțial oțelul inoxidabil.
