Koji je materijal visokotemperaturna legura? Šta uglavnom uključuju visokotemperaturni legirani materijali?
Visokotemperaturne legure su vrsta legure koja se koristi u visokotemperaturnim, teškim mehaničkim naprezanjima i okruženjima oksidacije i korozije. Sa razvojem nauke i tehnologije, legure visoke temperature postepeno su formirale šest relativno kompletnih delova.
1. Deformirana visokotemperaturna legura
Deformisana visokotemperaturna legura se odnosi na vrstu legure koja se može obraditi toplom i hladnom deformacijom, ima opseg radne temperature od -253 ~ 1320 stepeni, ima dobra mehanička svojstva, sveobuhvatne pokazatelje čvrstoće i žilavosti i ima visok antioksidativna i antikorozivna svojstva. Prema procesu termičke obrade, može se podijeliti na legure ojačane čvrstim rastvorom i legure ojačane starenjem.
1. Legura ojačana čvrstim rastvorom
Raspon radne temperature je 900~1300 stepeni, a maksimalna antioksidaciona temperatura dostiže 1320 stepeni. Na primjer, legura GH128 ima vlačnu čvrstoću od 850 MPa i granicu tečenja od 350 MPa na sobnoj temperaturi; zatezna čvrstoća od 140MPa i izduženje od 85% na 1000 stepeni; izdržljiv životni vek od 200 sati i istezanje od 40% na 1000 stepeni i napon od 30MPa. Čvrste legure se uglavnom koriste za izradu komora za sagorevanje motora, kućišta i drugih komponenti za vazduhoplovstvo i vazduhoplovstvo.
2. Legura ojačana starenjem
Radna temperatura je -253~950 stepeni i uglavnom se koristi za izradu strukturnih dijelova kao što su turbinski diskovi i lopatice za avio i svemirske motore. Legura koja se koristi za izradu turbinskih diskova ima radnu temperaturu od -253~700 stepeni i potrebna je dobra čvrstoća na visokim i niskim temperaturama i otpornost na zamor. Na primjer: legura GH4169 ima maksimalnu granicu tečenja od 1000 MPa na 650 stepeni; temperatura legure za izradu oštrica može doseći 950 stepeni. Na primjer: legura GH220 ima zateznu čvrstoću od 490MPa na 950 stupnjeva i izdržljiv vijek od više od 40 sati na 940 stepeni i 200MPa.
Deformisane superlegure uglavnom obezbeđuju strukturne otkovke, kolače, prstenove, šipke, ploče, cevi, trake i žice za vazduhoplovnu, vazduhoplovnu, nuklearnu energiju i naftnu civilnu industriju.
2. Lijevanje visokotemperaturnih legura
Livene legure visoke temperature odnose se na vrstu visokotemperaturnih legura koje se mogu ili mogu formirati samo metodama livenja. Njegove glavne karakteristike su:
1. Ima širi raspon kompozicije. Pošto nema potrebe da se uzima u obzir njen učinak obrade deformacije, dizajn legure može se fokusirati na optimizaciju njenih performansi. Na primjer, za visokotemperaturne legure na bazi nikla, sastav se može podesiti tako da sadržaj dosegne 60% ili više, tako da legura i dalje može održavati odlična svojstva na temperaturama do 85% tačke topljenja legure. .
2. Ima šire polje primjene. Zbog posebnih prednosti metode lijevanja, odljevci od visokotemperaturnih legura sa gotovo neto oblikom ili bez margine mogu se projektovati i proizvoditi sa bilo kojom složenom strukturom i oblikom u skladu sa potrebama upotrebe dijelova.
Prema radnoj temperaturi legura za lijevanje, mogu se podijeliti u sljedeće tri kategorije:
Kategorija 1: Equiaxed kristalno livene legure visoke temperature koje se koriste na -253~650 stepeni. Ova vrsta legure ima dobra sveobuhvatna svojstva u širokom rasponu temperatura, posebno pri niskim temperaturama, gdje se i čvrstoća i plastičnost održavaju bez degradacije. Na primjer, legura K4169, koja se koristi u velikim količinama u zrakoplovnim i svemirskim motorima, ima vlačnu čvrstoću od 1000MPa na 650 stepeni, granicu tečenja od 850MPa i zateznu plastičnost od 15%; Izdržljivost pod naponom od 620MPa na 650 stepeni je 200 sati. Korišćen je za izradu kućišta difuzora u vazduhoplovnim motorima i složenih strukturnih delova za razne pumpe u vazduhoplovnim motorima.
Kategorija 2: Equiaxed kristalno livene legure visoke temperature koje se koriste na 650 do 950 stepeni. Ova vrsta legure ima visoka mehanička svojstva i otpornost na vruću koroziju na visokim temperaturama. Na primjer, legura K419 ima zateznu čvrstoću veću od 700 MPa i zateznu plastičnost veću od 6% na 950 stepeni; na 950 stepeni, granica krajnje čvrstoće za 200 sati je veća od 230MPa. Ova vrsta legure je pogodna za upotrebu kao lopatice turbine avionskih motora, vodeće lopatice i integralno livene turbine.
Kategorija III: Usmjereno očvršćeni stubasti kristal i monokristalne legure visoke temperature koje se koriste na 950-1100 stepenu. Ova vrsta legure ima izvrsna sveobuhvatna svojstva i svojstva protiv oksidacije i korozije u ovom temperaturnom rasponu. Na primjer, DD402 monokristalna legura ima izdržljiv vijek od više od 100 sati pod naprezanjem od 1100 stepeni i 130MPa. Ovo je najtopliji materijal turbinskih lopatica koji se koristi u Kini i pogodan je za izradu turbinskih lopatica prve faze za nove motore visokih performansi.
Uz kontinuirano poboljšanje tehnologije preciznog livenja, stalno se pojavljuju i novi specijalni procesi. Tehnologija lijevanja finog zrna, tehnologija usmjerenog skrućivanja i CA tehnologija za složene tankosjedne strukturne dijelove uvelike su poboljšali razinu livenja legura na visokim temperaturama i njihov opseg primjene se nastavio povećavati.
3. Metalurgija praha visokotemperaturne legure
Proizvodi od visokotemperaturnih legura u prahu se proizvode upotrebom atomiziranog praha visokotemperaturne legure, vrućim izostatskim prešanjem ili vrućim izostatskim prešanjem, a zatim kovanjem. Koristeći proces metalurgije praha, zbog malih čestica praha i velike brzine hlađenja, sastav je ujednačen, nema makrosegregacije, a zrna su mala, performanse vruće obrade su dobre, stopa iskorištenja metala je visoka, a cijena je niska. , posebno su poboljšana granica tečenja i svojstva zamora legure. Veliki napredak.
FGH95 superlegura praha metalurgije ima vlačnu čvrstoću od 1500MPa na 650 stepeni i izdržljiv životni vek od više od 50 sati pod naprezanjem od 1034MPa. To je trenutno najjača ploča od metalurgije u prahu superlegura pod radnim uslovima od 650 stepeni. Visokotemperaturne legure iz metalurgije praha mogu zadovoljiti zahtjeve motora s višim nivoima naprezanja i materijali su izbor za visokotemperaturne komponente kao što su turbinski diskovi, diskovi kompresora i pregrade turbina u motorima s visokim omjerom potiska i težine.
4. Legura za jačanje disperzije oksida (ODS).
To je specijalna legura na visokim temperaturama nastala upotrebom jedinstvenog procesa mehaničkog legiranja (MA). Ultra-fine (manje od 50nm) oksidne disperzijske faze ojačanja sa ultra-stabilnim fazama ojačanja disperzije oksida na visokim temperaturama su ravnomjerno dispergirane u matrici legure. Čvrstoća njegove legure još uvijek se može održavati u uvjetima blizu tačke topljenja same legure, i ima izvrsna svojstva puzanja pri visokim temperaturama, vrhunsku otpornost na oksidaciju pri visokim temperaturama, otpornost na koroziju ugljika i sumpora.
Trenutno postoje tri glavne vrste ODS legura koje se komercijalno proizvode:
MA956 legura se može koristiti na temperaturama do 1350 stepeni u oksidacionoj atmosferi, zauzimajući prvo mesto među visokotemperaturnim legurama po otpornosti na oksidaciju, koroziju ugljenika i sumpora. Može se koristiti za oblaganje komore za sagorevanje avionskih motora.
MA754 legura može se koristiti na temperaturama do 1250 stepeni u oksidirajućoj atmosferi i održava vrlo visoku čvrstoću na visokim temperaturama i otpornost na srednje alkalnu koroziju stakla. Sada se koristi za izradu zupčanika za vođenje aeromotora i lopatica za vođenje.
MA6000 legura ima vlačnu čvrstoću od 222MPa i granicu tečenja od 192MPa na 1100 stepeni; 1000-satna izdržljivost na 1100 stepeni je 127 MPa, što je prvo među legurama na visokim temperaturama i može se koristiti u lopaticama zrakoplovnih motora.
5. Intermetalni složeni visokotemperaturni materijali
Intermetalni visokotemperaturni materijali su vrsta visokotemperaturnih materijala specifičnih za svjetlost s važnim izgledima primjene koji su nedavno istraženi i razvijeni. Više od deset godina sazrela su osnovna istraživanja intermetalnih jedinjenja, dizajna legura, razvoja procesa i istraživanja primene, posebno u tehnologiji pripreme i obrade, kaljenja i ojačanja materijala serije Ti-Al, Ni-Al i Fe-Al. , mehanička svojstva i istraživanja primjene postigli su izuzetna dostignuća.
Legura na bazi Ti3Al (TAC-1), legura na bazi TiAl (TAC-2) i legura na bazi Ti2AlNb imaju malu gustinu (3,8~5,8g/cm3), visoku temperaturu i veliku čvrstoću, visoku čeličnost i odlična otpornost na oksidaciju i otpornost na puzanje. Prednosti: Može smanjiti težinu strukturnih dijelova za 35 do 50%. Legura na bazi Ni3Al, MX-246 ima dobru otpornost na koroziju, otpornost na habanje i otpornost na kavitaciju, pokazujući odlične izglede za primjenu. Legura na bazi Fe3Al ima dobru otpornost na oksidaciju i koroziju, visoku čvrstoću na srednjim temperaturama (manje od 600 stepeni) i nisku cijenu. Riječ je o novom materijalu koji može djelomično zamijeniti nehrđajući čelik.
