變形合金和部分鑄造合金需進(jìn)行熱處理,包括固溶處理、中間處理和時(shí)效處理,以Udmet 500合金為例,它的熱處理制度分為四段:固溶處理,1175℃,2小時(shí),空冷;中間處理,1080℃,4小時(shí),空冷;一次時(shí)效處理,843℃,24小時(shí),空冷;二次時(shí)效處理,760℃,16小時(shí),空冷。以獲得所要求的組織狀態(tài)和良好的綜合性能。
渦 是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上一個(gè)十分重要的關(guān)鍵零件。渦 工作溫度雖然比葉片低,但工作環(huán)境異常復(fù)雜,且在輪心、輪緣、榫齒、槽底和腹板等各部位所受應(yīng)力、溫度、介質(zhì)作用程度都不同。因此,對(duì)渦 材料性能提出如下典型要求:高的屈服強(qiáng)度;足夠的塑性儲(chǔ)備;足夠的蠕變、持久強(qiáng)度和塑性;高的疲勞強(qiáng)度和低周疲勞性能;良好的耐腐蝕性、組織穩(wěn)定性與可加工性。一句話,材料的綜合性能要好。
渦 用材料大部分是沉淀強(qiáng)化的鐵基或鎳基變形高溫合金,一些盤件開始采用粉末高溫合金制備,但是從制備工序、成本等角度考慮,粉末高溫合金渦 無法替代變形高溫合金渦 。 [1]
航空發(fā)動(dòng)機(jī)用的機(jī)匣、轉(zhuǎn)子封嚴(yán)環(huán)和蜂窩環(huán)零件國(guó)內(nèi)外較多地采用低膨脹高溫合金制備。低膨脹合金是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)間隙控制技術(shù),減少燃?xì)鈸p失和提高熱效率不可替代的功能結(jié)構(gòu)材料。低膨脹高溫合金的特點(diǎn)是綜合性能好、強(qiáng)度較高、膨脹系數(shù)低、彈性模量幾乎恒定,在約380℃(居里點(diǎn))以下至室溫,合金熱膨脹系數(shù)幾乎為常量。因此,采用低膨脹高溫合金制備的壓氣機(jī)匣在飛機(jī)巡航飛行時(shí),有利于間隙的封嚴(yán),提高壓氣效率,加大推力。我國(guó)研制的低膨脹高溫合金主要有GH2907、GH2909、GH4783等。我國(guó)新研制的GH4783是一種抗氧化新型低膨脹高溫合金,膨脹系數(shù)比GH4169合金低20%,密度比GH4169低20%,只有7.789/cm3,工作溫度可達(dá)750℃。對(duì)應(yīng)的美國(guó)牌號(hào)的Inconel783合金已被用作F-22戰(zhàn)斗機(jī)用發(fā)動(dòng)機(jī)F119-PW的各種環(huán)形件。
我國(guó)應(yīng)用的板材變形合金主要有20多個(gè)牌號(hào)。它們的共同特點(diǎn)是塑性好,具有中等強(qiáng)度,焊接性能優(yōu)異,還有較好的抗氧化和抗腐蝕性能。主要用于制作發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力裝置的燃燒室、加力燃燒室、飛機(jī)機(jī)尾罩、導(dǎo)流罩、襯筒和軍用衛(wèi)星毛細(xì)管等。航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室零件大多采用固溶強(qiáng)化合金制造。近期,發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)中為了減輕結(jié)構(gòu)重量,采用時(shí)效強(qiáng)化的板材合金來制造燃燒室零件,取得了良好效果。采用時(shí)效強(qiáng)化的變形高溫合金制造加力燃燒室殼體,可大幅度減輕發(fā)動(dòng)機(jī)重量,但其成形和焊接比固溶強(qiáng)化合金要困難。
此外,在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中,變形高溫合金還用于制備渦輪軸、渦輪葉片等。隨著先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)推重比的進(jìn)一步提高,燃燒室入口溫度和出口溫度大幅提高,必須采用耐更高溫度的新合金材料。需求牽引。因此,變形高溫合金必須加大研究力度,進(jìn)一步提高性能,滿足我國(guó)先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制需要。 [1]
發(fā)展前景編輯
變形高溫合金不但是我國(guó)生產(chǎn)和研制新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)需要的重要材料,而且在艦船制造、工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)、航天飛行器、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、核反應(yīng)堆和化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,是一種十分重要的高溫材料。當(dāng)前,變形高溫合金總體上向承溫更高、精密成形和低成本方向發(fā)展。通過不斷挖掘合金潛力,采用新技術(shù)、新工藝,可大幅提高變形高溫合金材料的質(zhì)量和性能,滿足我國(guó)先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的需求。須加大研究力度,進(jìn)一步提高性能,滿足我國(guó)先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制需要。 [2]
粉末冶金鎳基高溫合金 —
1、MA956合金在氧化下使用溫度可達(dá)1350℃,居高溫合金抗氧化、抗碳、硫腐蝕之首位??捎糜诎l(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)襯。
2、MA754合金在氧化下使用溫度可達(dá)1250℃并保持相當(dāng)高的高溫強(qiáng)度、耐中堿玻璃腐蝕?,F(xiàn)已用于制作發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向器蓖齒環(huán)和導(dǎo)向葉片。
3、MA6000合金在1100℃拉伸強(qiáng)度為222MPa、屈服強(qiáng)度為192MPa;1100℃,1000小時(shí)持久強(qiáng)度為127MPa,居高溫合金之首位,可用于發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。 粉末顆粒,冷卻速度快,從而成分均勻,無宏觀偏析,而且晶粒,熱加工性能好,金屬利用率高,成本低,尤其是合金的屈服強(qiáng)度和疲勞性能有較大的。 普遍的使用于等離子弧噴涂涂層、火焰噴涂涂層和等離子外表強(qiáng)化方面
氧化物彌散強(qiáng)化(ODS)合金 — 目前已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的主要有三種ODS合金:
1、MA956合金在氧化下使用溫度可達(dá)1350℃,居高溫合金抗氧化、抗碳、硫腐蝕之首位??捎糜诎l(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)襯。
2、MA754合金在氧化下使用溫度可達(dá)1250℃并保持相當(dāng)高的高溫強(qiáng)度、耐中堿玻璃腐蝕?,F(xiàn)已用于制作發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向器蓖齒環(huán)和導(dǎo)向葉片。
3、MA6000合金在1100℃拉伸強(qiáng)度為222MPa、屈服強(qiáng)度為192MPa;1100℃,1000小時(shí)持久強(qiáng)度為127MPa,居高溫合金之首位,可用于發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。 其合金強(qiáng)度在接近合金本身熔點(diǎn)的條件下仍可維持,具有優(yōu)良的高溫蠕變性能、優(yōu)越的高溫抗氧化性能、抗碳、硫腐蝕性能。 —
秉爭(zhēng)實(shí)業(yè)(莆田市分公司)生產(chǎn)的 哈氏合金產(chǎn)品銷往全國(guó)十多個(gè)省、市、自治區(qū),由于質(zhì)量高、服務(wù)好、價(jià)格低,受到廣大消費(fèi)者的一致好評(píng)。我們本著“誠(chéng)信經(jīng)營(yíng)、不斷創(chuàng)新、顧客至上”的經(jīng)營(yíng)理念,在生產(chǎn)銷售各種規(guī)格的 哈氏合金產(chǎn)品的同時(shí)還按照用戶需求進(jìn)行來圖加工和來樣加工,制造上述或其他產(chǎn)品。把企業(yè)著力打造成專業(yè)化程度高、服務(wù)好 哈氏合金生產(chǎn)廠家。
5.焊條焊絲:ERNiCrMo-3、ERNiCu-7、ERNiCr-3,規(guī)格有Φ0.9-5.0mm,產(chǎn)地有美國(guó)、瑞典、奧地利和等;:AWS A5.4,A5.9,A5.11,A5.14; 產(chǎn)品已運(yùn)用于石油化工、軍工、水電核電、煉油造船、陸上和海上油氣、紙漿和造紙、化工化纖、機(jī)械設(shè)備制造等行業(yè)和換熱交換器等產(chǎn)品上,受到客戶高度認(rèn)可。<BR>專業(yè)的鎳基合金鋼及特種合金鋼材料銷售。配備有金屬材料方面的專業(yè)人才,高鎳合金鋼方面的生產(chǎn)專家和煉鋼專家,負(fù)責(zé)向用戶介紹并選用鋼材。為國(guó)內(nèi)石油、化工、電力行業(yè)耐腐蝕、耐高溫高壓、耐低溫工況條件下提供各種鋼材解決方案。一、材質(zhì):<BR>雙相鋼焊條焊絲:ER2209/E2209(2205),ER2594/E2594(2507
特殊鋼焊條焊絲:308LSi、309LMo、E385/ER385/(904L)<BR>
鎳基焊絲焊條:NiCrMo-4(C276)、ERNiCr-3、ENiCrFe-3<BR>NiCu-7(400),NiCrMo-3(625)<BR>不銹鋼焊絲焊條:308LSi、308H、309L、310、321、316LMod、317L二、主要執(zhí)行:AWS A5.4、A5.9、A5.14<BR>三、規(guī)格:1.2-5.0mm四、主要進(jìn)口廠家:1.美國(guó):<BR>超合金C、泰克羅伊TECH、鷹科INCO、阿克泰克ALCOTEC、LINCOLN、哈里斯HARRIS、牛津OXFORD、GULF、泰克羅伊TECHALLOY、哈伯特HOBART;<BR>2.:神鋼KOBELCO、日亞NIKKO、WEL、特鋼TOKUYO、日鐵、油脂TASETO、東海;<BR>3.瑞典:阿維斯塔ESTA、山特維克SANDVIK、伊薩ESAB;<BR>4.德國(guó):伯樂蒂森BOHLER THYSSEN UTP、賓采爾BINZEL;<BR>5.英國(guó):曼徹斯特METRODE;瑞士:奧林康OERLIKON;法國(guó)沙福SAF;6.意大利TFA弗力鋼線;:現(xiàn)代HYUNDAI;高麗KISWEL 7.奧地利:VIETE
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1、GH4169高溫合金
GH4169合金是鎳一鉻一鐵基高溫合金。GH4169合金屬于鎳基變形高溫合金。鎳基合金是一種復(fù)雜的合金。它被廣泛地應(yīng)用于制造各種高溫部件。同時(shí),也是所有高溫合金中為注目的一種合金。它的相對(duì)使用溫度在所有普通合金系中也是的。目前,先進(jìn)的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中這種合金的比重在50%以上。
GH4169合金是由國(guó)際鎳公司亨廷頓分公司的Eiselstein研制成功,于1995年公開介紹的時(shí)效硬化鎳—鉻—鐵基變形合金。合金是以體心立方g〞和面心立方g′相為沉淀強(qiáng)化的一種鎳基變形高溫合金,在650℃以下具有高的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和良好的塑性,具有良好的抗腐蝕、抗輻射能、疲勞、斷裂韌性等綜合性能,以及滿意的焊接和焊后成型性能等。合金在-253~650℃很寬的溫度范圍內(nèi)組織性能穩(wěn)定,成為在深冷和高溫條件下用途極廣的高溫合金。由于GH4169良好的綜合性能,目前被廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)盤、壓氣機(jī)軸、壓氣機(jī)葉片、渦 、渦輪軸、機(jī)匣、緊固件和其它結(jié)構(gòu)件和板材焊接件等 [3] 。
我國(guó)于70年代開始研制GH4169合金,主要應(yīng)用于盤件,使用時(shí)間比較短,所以采用真空感應(yīng)加電渣重熔的雙聯(lián)工藝。八十年代開始應(yīng)用于航空領(lǐng)域,提高和改進(jìn)材料質(zhì)量、提高合金的綜合性能和使用可靠性成為主要的研究方向。當(dāng)前GH4169合金的主要研究方向?yàn)椋?br /> (1)改進(jìn)冶煉工藝,量化冶煉參數(shù),實(shí)現(xiàn)程序穩(wěn)定操作,使合金顯組織更加均勻,從而得到優(yōu)良的屈服和疲勞強(qiáng)度以及抗裂紋擴(kuò)展止裂能力,提高低周疲勞強(qiáng)度等;
(2)改進(jìn)熱處理工藝。目前的熱處理工藝不能很好的鋼錠中心的偏析,所以對(duì)組織的均勻性有不利影響,因此采用合理的均勻化退火工藝,得到細(xì)晶坯料成為現(xiàn)在的主要研究方向之一;
(3)改進(jìn)使用設(shè)計(jì)。由于GH4169的工作溫度不能高于650℃,所以應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)零部件的冷卻,充分發(fā)揮該高溫合金的高性能、低成本等優(yōu)點(diǎn);
(4)提高組織穩(wěn)定性能。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件的長(zhǎng)壽命要求,對(duì)于提高GH4169合金長(zhǎng)期時(shí)效組織穩(wěn)定性方面也是至關(guān)重要的。
2、單晶高溫合金
目前單晶合金材料已發(fā)展到第四代,承溫能力到1140℃,已近金屬材料使用溫度極限。未來要進(jìn)一步滿足先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的需求,葉片的研制材料要進(jìn)一步拓展,陶瓷基復(fù)合材料有望取代單晶高溫合金滿足熱端部件在更高溫度環(huán)境下的使用。
單晶高溫合金葉片研制難度和周期與其結(jié)構(gòu)復(fù)雜性有關(guān),普通復(fù)雜程度的單晶葉片研制周期較短,但在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用也需經(jīng)歷較長(zhǎng)的時(shí)間。從單晶實(shí)心葉片到單晶空心葉片、到氣冷復(fù)雜空心葉片等,技術(shù)難度跨度很大,相應(yīng)的研制周期跨度也較大。一般一種普通復(fù)雜程度的單晶空心葉片從圖紙確認(rèn)、模具設(shè)計(jì)到試制、再到小批投產(chǎn),需要1~2年時(shí)間。但單晶葉片由于其復(fù)雜的服役環(huán)境,需要進(jìn)行大量的驗(yàn)證試驗(yàn),一般一種普通結(jié)構(gòu)的單晶空心葉片從研制出來以后到航空發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用需5~10年的時(shí)間,有的隨發(fā)動(dòng)機(jī)研制進(jìn)度,甚至需要15年或更長(zhǎng)的時(shí)間 [4] 。