市場分析新型高溫合金主要包括:粉末高溫合金、金屬間化合物、ODS合金和高溫金屬自潤材料等四種:
粉末高溫合金技術:FGH51粉末高溫合金是采用粉末冶金工藝制備的相沉淀強化型鎳基高溫合金。該合金γ相的體積分數為$,-左右,其形成元素的原子分數為50%左右。合金盤件的制造工藝路線是采用真空感應熔煉制取母合金,然后霧化制取預合金粉末,進而制成零件毛坯。與同類鑄、鍛高溫合金相比,它具有組織均勻、晶粒細小、屈服度高和疲勞性能好等優(yōu)點,是當前650度工作條件下強度水平的一種高溫合金。該種高溫金主要用于高性能發(fā)動機的轉動部件,如渦 和承力環(huán)件等 [7] 。
金屬間化合物用于制作各類先進運載工具動力推進系統(tǒng)的構件,減少自重、提能;
ODS合金具有優(yōu)良的高溫蠕變性能、高溫抗氧化性能、抗碳、硫腐蝕性能,可用于制造發(fā)動鍵部件,也可用于火力發(fā)電系統(tǒng)、煤氣化爐、工業(yè)燃氣輪機和工業(yè)鍋爐、玻璃制造、汽車柴油發(fā)動機、核反應堆等;
高溫金屬基自潤滑材料主要用于生產高溫自潤滑軸承,主要用于替代含油軸承、鑲嵌式固體自潤滑軸承、雙金屬軸瓦及鑄硫鋼固體潤滑軸承(包括鑄鋼表面硫化處理軸承)在冶金設備上的應用,該高溫自潤滑軸承具有強度高、承載能力大、潤滑效果好、結構設計合理、噪音小、使用壽命長等優(yōu)點 [6] 。
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(lián)于40年代后期,中國于50年代中期也研制出鎳基合金。
鎳基合金的發(fā)展包括兩個方面:合金成分的改進和生產工藝的革新。50年代初,真空熔煉技術的發(fā)展,為煉制含高鋁和鈦的鎳基合金創(chuàng)造了條件。初期的鎳基合金大都是變形合金。50年代后期,由于渦輪葉片工作溫度的提高,要求合金有更高的高溫強度,但是合金的強度高了,就難以變形,甚至不能變形,于是采用熔模精密鑄造工藝,發(fā)展出一系列具有良好高溫強度的鑄造合金。60年代中期發(fā)展出性能更好的定向結晶和單晶高溫合金以及粉末冶金高溫合金。為了滿足艦船和工業(yè)燃氣輪機的需要,60年代以來還發(fā)展出一批抗熱腐蝕性能較好、組織穩(wěn)定的高鉻鎳基合金。在從40年代初到70年代末大約40年的時間內,鎳基合金的工作溫度從 700℃提高到1100℃,平均每年提高10℃左右。鎳基高溫合金的發(fā)展趨勢見圖1。
司太立合金的典型牌號有:Stellite1,Stellite4,Stellite6,Stellite8,Stellite12,Stellite20,Stellite31,Stellite100等。在我國,主要對司太立高溫合金研究比較深入和透徹。與其它高溫合金不同,司太立高溫合金不是由與基體牢固結合的有序沉淀相來強化,而是由已被固溶強化的奧氏體fcc基體和基體中分布少量碳化物組成。鑄造司太立高溫合金卻是在很大程度上依靠碳化物強化。純鈷晶體在417℃以下是密排六方(hcp)晶體結構,在更高溫度下轉變?yōu)閒cc。為了避免司太立高溫合金在使用時發(fā)生這種轉變,實際上所有司太立合金由鎳合金化,以便在室溫到熔點溫度范圍內使組織穩(wěn)定化。司太立合金具有平坦的斷裂應力-溫度關系,但在1000℃以上卻顯示出比其他高溫下具有優(yōu)異的抗熱腐蝕性能,這可能是因為該合金含鉻量較高,這是這類合金的一個特征。
熱處理
司太立合金中的碳化物顆粒的大小和分布以及晶粒尺寸對鑄造工藝很敏感,為使鑄造司太立合金部件達到所要求的持久強度和熱疲勞性能,必須控制鑄造工藝參數。司太立合金需進行熱處理,主要是控制碳化物的析出。對鑄造司太立合金而言,首先進行高溫固溶處理,溫度通常為1150℃左右,使所有的一次碳化物,包括部分MC型碳化物溶入固溶體;然后再在870-980℃進行時效處理,使碳化物(常見的為M23C6)重新析出。
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常用牌號:
Hastelloy C,Hastelloy c-4, Hastelloy c-22, Hastelloy C-59, Hastelloy c-276, Hastelloy C-2000, Hastelloy B, Hastelloy B-2, Hastelloy B-3, Hastelloy G-30, hastelloy G35,Hastelloy X, Hastelloy 188,HastelloyR-135,HastelloyH-2
哈氏合金板適用于各種含有氧化和還原性介質的化學工業(yè)。較高的鉬、鉻含量使合金能夠耐氯離子腐蝕,鎢元素進一步提高了耐蝕性。同時C-276哈氏合金管是僅有的幾種耐潮濕lv氣、次氯酸鹽及二氧化氯溶液腐蝕的材料之一,對高濃度的氯化鹽溶液如氯化鐵和氯化銅有顯著的耐蝕性。
應用領域、熱交換器、波紋管補償器、化工設備、煙氣脫硫脫硝、造紙工業(yè)、航天應用、酸性環(huán)境。
特性
①在氧化和還原兩氛圍狀態(tài)中,對大多數腐蝕介質具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。
②有出色的耐點蝕、縫隙腐蝕和應力開裂腐蝕性能。
哈氏合金如Hastelloy C276、Hastelloy B-2等以及Monel 400、純鎳、Inconel600、NS337等耐蝕合金;
材料執(zhí)行ASTM標準,權威第三方:鋼鐵材料測試中心提供成分與性能檢測報告。