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      鎳基高溫合金指什么樣的合金

      作者: 來源: 日期:2019-6-26 15:31:12

      鎳基高溫合金指的是以鎳為基體(含量一般大于50%) 在650~1000℃范圍內具有較高的強度和良好的抗氧化、抗燃氣腐蝕能力的高溫合金。鎳基高溫合金(以下簡稱鎳基合金)是30年代后期開始研制的。英國于1941年首先生產出鎳基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti);為了提高蠕變強度又添加鋁,研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美國于40年代中期,蘇聯于40年代后期,中國于50年代中期也研制出鎳基合金。

      變形

      變形高溫合金是指可以進行熱、冷變形加工,工作溫度范圍-253~1320℃,具有良好的力學性能和綜合的強、韌性指標,具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能的一類合金。按其熱處理工藝可分為固溶強化型合金和時效強化型合金。

      1、固溶強化型合金

      使用溫度范圍為900~1300℃,最高抗氧化溫度達1320℃。例如GH128合金,室溫拉伸強度為850MPa、屈服強度為350MPa;1000℃拉伸強度為140MPa、延伸率為85%,1000℃、30MPa應力的持久壽命為200小時、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天發動機燃燒室、機匣等部件。

      2、時效強化型合金
      使用溫度為-253~950℃,一般用于制作航空、航天發動機的渦輪盤與葉片等結構件。制作渦輪盤的合金工作溫度為-253~700℃,要求具有良好的高低溫強度和抗疲勞性能。例如:GH4169合金,在650℃的最高屈服強度達1000MPa;制作葉片的合金溫度可達950℃,例如:GH220合金,950℃的拉伸強度為490MPa,940℃、200MPa的持久壽命大于40小時。
      變形高溫合金主要為航天、航空、核能、石油民用工業提供結構鍛件、餅材、環件、棒材、板材、管材、帶材和絲材。

      鑄造

      鑄造高溫合金是指可以或只能用鑄造方法成型零件的一類高溫合金。其主要特點是:

      1.具有更寬的成分范圍由于可不必兼顧其變形加工性能,合金的設計可以集中考慮優化其使用性能。如對于鎳基高溫合金,可通過調整成分使γ’含量達60%或更高,從而在高達合金熔點85%的溫度下,合金仍能保持優良性能。

      2.具有更廣闊的應用領域由于鑄造方法具有的特殊優點,可根據零件的使用需要,設計、制造出近終形或無余量的具有任意復雜結構和形狀的高溫合金鑄件。

      根據鑄造合金的使用溫度,可以分為以下三類:

      第一類:在-253~650℃使用的等軸晶鑄造高溫合金這類合金在很大的范圍溫度內具有良好的綜合性能,特別是在低溫下能保持強度和塑性均不下降。如在航空、航天發動機上用量較大的K4169合金,其650℃拉伸強度為1000MPa、屈服強度850MPa、拉伸塑性15%;650℃,620MPa應力下的持久壽命為200小時。已用于制作航空發動機中的擴壓器機匣及航天發動機中各種泵用復雜結構件等。

      第二類:在650~950℃使用的等軸晶鑄造高溫合金這類合金在高溫下有較高的力學性能及抗熱腐蝕性能。例如K419合金,950℃時,拉伸強度大于700MPa、拉伸塑性大于6%;950℃,200小時的持久強度極限大于230MPa。這類合金適于用做航空發動機渦輪葉片、導向葉片及整鑄渦輪。

      第三類:在950~1100℃使用的定向凝固柱晶和單晶高溫合金這類合金在此溫度范圍內具有優良的綜合性能和抗氧化、抗熱腐蝕性能。例如DD402單晶合金,1100℃、130MPa的應力下持久壽命大于100小時。這是國內使用溫度最高的渦輪葉片材料,適用于制作新型高性能發動機的一級渦輪葉片。

      隨著精密鑄造工藝技術的不斷提高,新的特殊工藝也不斷出現。細晶鑄造技術、定向凝固技術、復雜薄壁結構件的CA技術等都使鑄造高溫合金水平大大提高,應用范圍不斷提高。

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