Jaký materiál je vysokoteplotní slitina? Co především zahrnují vysokoteplotní slitinové materiály?
Vysokoteplotní slitiny jsou typem slitiny používané ve vysokoteplotním, silném mechanickém namáhání a oxidačním a korozním prostředí. S rozvojem vědy a techniky se z vysokoteplotních slitin postupně vytvořilo šest relativně ucelených dílů.
1. Deformovaná vysokoteplotní slitina
Deformovaná vysokoteplotní slitina označuje typ slitiny, kterou lze zpracovat deformací za tepla a za studena, má rozsah provozních teplot -253 ~ 1320 stupňů, má dobré mechanické vlastnosti, komplexní ukazatele pevnosti a houževnatosti a má vysokou antioxidační a antikorozní vlastnosti. Podle procesu tepelného zpracování jej lze rozdělit na slitinu zpevněnou pevným roztokem a slitinu zpevněnou stárnutím.
1. Slitina zpevněná pevným roztokem
Rozsah provozních teplot je 900 ~ 1300 stupňů a maximální antioxidační teplota dosahuje 1320 stupňů. Například slitina GH128 má pevnost v tahu 850 MPa a mez kluzu 350 MPa při pokojové teplotě; pevnost v tahu 140 MPa a prodloužení 85 % při 1000 stupních; trvanlivá životnost 200 hodin a prodloužení o 40 % při 1000 stupních a namáhání 30 MPa. Slitiny pevných roztoků se obecně používají k výrobě leteckých a leteckých motorů spalovací komory, skříně a další součásti.
2. Slitina zpevněná stárnutím
Provozní teplota je -253~950 stupňů a obecně se používá k výrobě konstrukčních dílů, jako jsou turbínové disky a lopatky pro letecké a kosmické motory. Slitina použitá k výrobě turbínových disků má pracovní teplotu -253~700 stupňů a vyžaduje se, aby měla dobrou pevnost při vysokých a nízkých teplotách a odolnost proti únavě. Například: slitina GH4169 má maximální mez kluzu 1000 MPa při 650 stupních; teplota slitiny pro výrobu čepelí může dosáhnout 950 stupňů. Například: Slitina GH220 má pevnost v tahu 490 MPa při 950 stupních a trvanlivou životnost více než 40 hodin při 940 stupních a 200 MPa.
Deformované superslitiny poskytují především konstrukční výkovky, koláče, kroužky, tyče, desky, trubky, pásy a dráty pro letecký průmysl, letectví, jadernou energetiku a ropný civilní průmysl.
2. Odlévání vysokoteplotních slitin
Odlévané vysokoteplotní slitiny označují typ vysokoteplotních slitin, které mohou nebo mohou být vytvořeny pouze metodami lití. Jeho hlavní rysy jsou:
1. Má širší rozsah složení. Vzhledem k tomu, že není třeba brát v úvahu její výkon při zpracování deformací, může se návrh slitiny zaměřit na optimalizaci jejího výkonu. Například u vysokoteplotních slitin na bázi niklu lze složení upravit tak, aby obsah ' dosáhl 60 % nebo vyšší, takže slitina si stále může zachovat vynikající vlastnosti při teplotách až do 85 % bodu tání slitiny. .
2. Má širší aplikační pole. Díky speciálním výhodám způsobu odlévání lze odlitky z vysokoteplotních slitin s téměř čistým tvarem nebo bez okrajů navrhovat a vyrábět s libovolně složitou strukturou a tvarem podle potřeb použití dílů.
Podle provozní teploty licích slitin je lze rozdělit do následujících tří kategorií:
Kategorie 1: Rovnoosé krystalové lité vysokoteplotní slitiny používané při -253~650 stupních . Tento typ slitiny má dobré komplexní vlastnosti v širokém rozsahu teplot, zejména při nízkých teplotách, kde je zachována pevnost i plasticita bez degradace. Například slitina K4169, která se používá ve velkém množství v leteckých a leteckých motorech, má pevnost v tahu 1000 MPa při 650 stupních, mez kluzu 850 MPa a plasticitu v tahu 15 %; životnost při zatížení 620 MPa při 650 stupních je 200 hodin. Používá se k výrobě pouzder difuzorů v leteckých motorech a složitých konstrukčních dílů pro různá čerpadla v leteckých motorech.
Kategorie 2: Rovnoosé krystalové lité vysokoteplotní slitiny používané při 650 až 950 stupních. Tento typ slitiny má vysoké mechanické vlastnosti a odolnost proti korozi za vysokých teplot. Například slitina K419 má pevnost v tahu vyšší než 700 MPa a plasticitu v tahu vyšší než 6 % při 950 stupních; při 950 stupních je mez pevnosti po 200 hodin větší než 230 MPa. Tento typ slitiny je vhodný pro použití jako lopatky turbín leteckých motorů, vodicí lopatky a integrálně lité turbíny.
Kategorie III: Směrově ztužený sloupcový krystal a monokrystalické vysokoteplotní slitiny používané při 950-1100 stupni . Tento typ slitiny má vynikající komplexní vlastnosti a antioxidační vlastnosti a vlastnosti proti korozi za tepla v tomto teplotním rozsahu. Například monokrystalická slitina DD402 má odolnou životnost více než 100 hodin při zatížení 1100 stupňů a 130MPa. Jedná se o nejžhavější materiál turbínových lopatek používaný v Číně a je vhodný pro výrobu turbínových lopatek prvního stupně pro nové vysoce výkonné motory.
S neustálým zlepšováním technologie přesného lití se také neustále objevují nové speciální procesy. Technologie jemnozrnného lití, technologie směrového tuhnutí a technologie CA pro složité tenkostěnné konstrukční díly výrazně zlepšily úroveň odlévání vysokoteplotních slitin a rozsah jejich použití se neustále zvětšoval.
3. Vysokoteplotní slitiny práškové metalurgie
Práškové produkty z vysokoteplotní slitiny se vyrábějí pomocí atomizovaného prášku z vysokoteplotní slitiny, izostatickým lisováním za tepla nebo izostatickým lisováním za tepla a následným kováním. Při použití procesu práškové metalurgie je složení díky malým částicím prášku a rychlé rychlosti chlazení jednotné, žádná makrosegregace a zrna jsou malá, výkon zpracování za tepla je dobrý, míra využití kovu je vysoká a náklady jsou nízké. Zejména se zlepší mez kluzu a únavové vlastnosti slitiny. Velké zlepšení.
Superslitina práškové metalurgie FGH95 má pevnost v tahu 1500MPa při 650 stupních a životnost více než 50 hodin při namáhání 1034MPa. V současné době se jedná o nejpevnější deskovou práškovou metalurgickou superslitinu při pracovních podmínkách 650 stupňů. Vysokoteplotní slitiny práškové metalurgie mohou splnit požadavky motorů s vyšší úrovní namáhání a jsou materiály volby pro vysokoteplotní komponenty, jako jsou kotouče turbín, kotouče kompresorů a přepážky turbín v motorech s vysokým poměrem tahu k hmotnosti.
4. Slitina zpevňující oxidovou disperzí (ODS).
Jedná se o speciální vysokoteplotní slitinu vytvořenou pomocí unikátního procesu mechanického legování (MA). Ultrajemné (méně než 50 nm) fáze zpevňující oxidovou disperzí s ultrastabilními fázemi zpevňujícími oxidovou disperzí při vysokých teplotách jsou rovnoměrně rozptýleny v matrici slitiny. Pevnost slitiny může být stále udržována za podmínek blízkých bodu tání samotné slitiny a má vynikající vlastnosti při tečení při vysokých teplotách, vynikající odolnost proti oxidaci při vysokých teplotách a odolnost proti korozi uhlíku a síry.
V současné době existují tři hlavní typy slitin ODS, které byly komerčně vyráběny:
Slitina MA956 může být použita při teplotách až 1350 stupňů v oxidační atmosféře a řadí se na první místo mezi vysokoteplotními slitinami z hlediska odolnosti vůči oxidaci, uhlíkové a sirné korozi. Lze použít pro obložení spalovacího prostoru leteckých motorů.
Slitina MA754 může být použita při teplotách až 1250 stupňů v oxidační atmosféře a udržuje si velmi vysokou pevnost při vysokých teplotách a odolnost vůči středně alkalické korozi skla. Nyní se používá k výrobě kroužků a vodicích lopatek leteckých motorů.
Slitina MA6000 má pevnost v tahu 222MPa a mez kluzu 192MPa při 1100 stupních; 1000-hodinová pevnost při 1100 stupních je 127 MPa, řadí se na první místo mezi vysokoteplotními slitinami a lze ji použít v lopatkách leteckých motorů.
5. Intermetalické složené vysokoteplotní materiály
Intermetalické vysokoteplotní materiály jsou typem vysokoteplotních materiálů specifických pro světlo s důležitými aplikačními vyhlídkami, které byly nedávno zkoumány a vyvinuty. Za více než deset let dozrál základní výzkum v oblasti intermetalických sloučenin, konstrukce slitin, vývoj procesů a aplikační výzkum, zejména v oblasti technologie přípravy a zpracování, zpevnění a zpevnění materiálů řad Ti-Al, Ni-Al a Fe-Al. , mechanické vlastnosti a aplikační výzkum dosáhly pozoruhodných úspěchů.
Slitina na bázi Ti3Al (TAC-1), slitina na bázi TiAl (TAC-2) a slitina na bázi Ti2AlNb mají nízkou hustotu (3,8~5,8g/cm3), vysokou teplotu a vysokou pevnost, vysokou ocel a vynikající odolnost proti oxidaci a tečení. Výhody: Dokáže snížit hmotnost konstrukčních dílů o 35 až 50 %. Slitina na bázi Ni3Al, MX-246 má dobrou odolnost proti korozi, odolnost proti opotřebení a odolnost proti kavitaci a vykazuje vynikající vyhlídky na použití. Slitina na bázi Fe3Al má dobrou odolnost proti oxidaci a korozi, vysokou pevnost při středních teplotách (méně než 600 stupňů) a nízkou cenu. Jde o nový materiál, který může částečně nahradit nerez.
