高温合金是指在600~1200℃高温下能承受一定应力并具有抗氧化或腐蚀能力的合金。 按基体元素主要可分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金。
高温合金主要牌号:
固溶强化铁基合金:GH1015、GH1035、GH1040、GH1131、GH1140
时效硬化铁基合金:GH2018、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132、GH2135、GH2136、GH2302、GH2696
固溶强化镍基合金:GH3030、GH3039、GH3044、GH3028、GH3128、GH3536、GH605、GH600
时效硬化镍基合金:GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169、GH4145、GH4090
国外高温合金称为inconel系列、incoloy系列、Hastelloy系列
1、变形高温合金
变形高温合金是指可进行热、冷变形加工的一类合金,工作温度范围为-253~1320℃,具有良好的机械性能、综合强度和韧性指标,并具有较高的抗变形能力。抗氧化和抗腐蚀特性。 按其热处理工艺可分为固溶强化合金和时效强化合金。
1.固溶强化合金
使用温度范围900~1300℃,最高抗氧化温度达到1320℃。 例如GH128合金,室温下抗拉强度为850MPa,屈服强度为350MPa; 1000℃拉伸强度140MPa,伸长率85%; 耐久寿命200小时,1000℃、30MPa应力下伸长率40%。 固溶体合金一般用于制造航空、航天发动机燃烧室、机壳等部件。
2.时效强化合金
使用温度为-253~950℃,一般用于制造航空、航天发动机涡轮盘、叶片等结构件。 用于制造涡轮盘的合金,工作温度为-253~700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。 例如:GH4169合金在650℃时最大屈服强度为1000MPa; 制造叶片的合金温度可达950℃。 例如:GH220合金在950℃下的拉伸强度为490MPa,在940℃、200MPa下的耐用寿命超过40小时。
变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼、环、棒、板、管、带、线材。
2、铸造高温合金
铸造高温合金是指能够或只能通过铸造方法成型的一类高温合金。 其主要特点是:
1、成分范围更宽,由于无需考虑其变形加工性能,因此合金的设计可以重点优化其性能。 例如,对于镍基高温合金,可以调整成分,使γ'含量达到60%以上,使合金在高达合金熔点85%的温度下仍能保持优异的性能。合金。
2、具有更广泛的应用领域。 由于铸造方法的特殊优点,可以根据零件的使用需要,设计制造任意复杂结构和形状的近终形或无余量的高温合金铸件。
根据铸造合金的使用温度,可分为以下三类:
第一类:-253~650℃使用的等轴晶铸造高温合金。 这些合金在较宽的温度范围内,特别是在低温下具有良好的综合性能,并能保持强度和塑性而不退化。 例如,大量用于航空、航天发动机的K4169合金,在650℃时抗拉强度为1000MPa,屈服强度为850MPa,拉伸塑性为15%; 650℃、620MPa应力下的耐久寿命为200小时。 它已被用来制造航空发动机中的扩压器壳体和航空发动机中各种泵的复杂结构件。
第二类:650~950℃使用的等轴晶铸造高温合金。 此类合金在高温下具有较高的机械性能和抗热腐蚀性能。 例如K419合金在950℃时抗拉强度大于700MPa,拉伸塑性大于6%; 950℃时200小时极限强度大于230MPa。 此类合金适合用作航空发动机涡轮叶片、导叶和整体铸造涡轮。
第三类:950~1100℃使用的定向凝固柱状晶和单晶高温合金。 这些合金在此温度范围内具有优异的综合性能、抗氧化性和抗热腐蚀性能。 例如DD402单晶合金,在1100℃、130MPa的应力下,耐用寿命可达100小时以上。 这是国内使用温度最高的涡轮叶片材料,适合制作新型高性能发动机的一级涡轮叶片。
随着精密铸造技术的不断提高,新的特种工艺也不断涌现。 细晶铸造技术、定向凝固技术、复杂薄壁结构件CA技术等,大大提高了铸造高温合金的水平,应用范围不断扩大。
3.粉末冶金高温合金
高温合金粉末制品采用雾化高温合金粉末,经热等静压或热等静压后锻造而成。 采用粉末冶金工艺,由于粉末颗粒小,冷却速度快,成分均匀,无宏观偏析,晶粒细小,热加工性能好,金属利用率高,成本低尤其是合金的屈服强度和疲劳性能得到提高。 大改进。
FGH95粉末冶金高温合金在650℃下抗拉强度为1500MPa,在1034MPa应力下耐用寿命超过50小时。 是目前650℃工况下强度等级最高的盘式粉末冶金高温合金。 粉末冶金高温合金可以满足较高应力水平的发动机要求,是高推重比发动机中涡轮盘、压气机盘、涡轮隔流板等高温部件的首选材料。
4、氧化物弥散强化(ODS)合金
它是采用独特的机械合金化(MA)工艺形成的特殊高温合金。 高温下具有超稳定氧化物弥散强化相的超细(小于50nm)氧化物弥散强化相均匀地分散在合金基体中。 其合金强度在接近合金本身熔点的条件下仍能保持,并具有优异的高温蠕变性能,优越的高温抗氧化性、抗碳硫腐蚀性能。
目前已商业化生产的ODS合金主要有以下三种类型:
MA956合金在氧化气氛中可在高达1350℃的温度下使用,其抗氧化、抗碳、硫腐蚀能力在高温合金中名列前茅。 可用于飞机发动机燃烧室的衬里。
MA754合金在氧化气氛中可在高达1250℃的温度下使用,并保持非常高的高温强度和耐中碱玻璃腐蚀的能力。 现在用于制造航空发动机导向齿圈和导向叶片。
MA6000合金在1100℃时抗拉强度为222MPa,屈服强度为192MPa; 1100℃下1000小时持久强度为127MPa,居高温合金之首,可用于航空发动机叶片。
5、金属间化合物高温材料
金属间化合物高温材料是近年来研究开发的一类具有重要应用前景的光专用高温材料。 近十年来,金属间化合物基础研究、合金设计、工艺开发和应用研究已趋于成熟,特别是在Ti-Al、Ni-Al、Fe-Al系列材料的制备与加工技术、增韧强化方面。 、力学性能及应用研究取得了显著成果。
Ti3Al基合金(TAC-1)、TiAl基合金(TAC-2)和Ti2AlNb基合金具有低密度(3.8~5.8g/cm3)、高温高强度、高钢性以及优异的抗氧化和蠕变性能反抗。 优点:可减轻结构件重量35%~50%。 Ni3Al基合金MX-246具有良好的耐蚀性、耐磨性和抗气蚀性,表现出良好的应用前景。 Fe3Al基合金具有良好的抗氧化、耐腐蚀性能,中温(600℃以下)强度高,成本低。 是一种可以部分替代不锈钢的新材料。
6、环保高温合金
在民用工业的许多领域,使用中的部件材料处于高温腐蚀环境中。 为了满足市场需要,根据材料的使用环境分类了一系列高温合金。
1、高温合金中间合金系列
2、耐腐蚀高温合金板、棒、线、带、管、锻件
3、高强度、耐腐蚀高温合金棒材、弹簧丝、焊丝、板材、带材、锻件
4、玻璃耐腐蚀系列产品
5、环境耐腐蚀、硬面耐磨高温合金系列
6、特种精密铸造件(叶片、增压器涡轮、涡轮转子、导轨、仪表接头)
7、玻璃棉生产用离心机、高温轴及配件8、钢坯加热炉用钴基合金耐热垫、滑轨
9. 气门座环
10、铸造“U”型电阻片
11、离心铸管系列
12、纳米材料系列产品
13、轻比重、高温结构材料
14、功能材料(膨胀合金、高温高弹性合金、恒弹性合金系列)
15、生物医用材料系列产品
16、电子工程目标系列产品
17、电站喷嘴系列产品
18.司太立合金耐磨盘
19、超高温耐炉辊、辐射管氧化、腐蚀。