鎳基高溫合金概述:
鎳基高溫合金是以γ′相沉淀硬化,具有良好的耐燃氣腐蝕能力、較高的屈服強度和疲勞性能,工藝塑性良好,組織穩(wěn)定。該合金廣泛用于航空發(fā)動機轉(zhuǎn)動部件,使用溫度不815℃??梢陨a(chǎn)冷軋和熱軋板材、管材、帶材、絲材和鍛件、鑄件、緊固件。熱處理制度:1080℃±10℃,4h,空冷+840℃,24h,空冷+760℃,16h,空冷。
高溫合金組織結(jié)構(gòu):
1、相變溫度:合金中γ′相的溶解溫度為980~1050℃,開始從基體中析出溫度為630℃,析出峰值溫度為800℃。合金中M23C6碳化物相的開始析出溫度為700℃,完全溶解溫度為1020℃。
2、合金組織結(jié)構(gòu):
經(jīng)標準熱處理后,除奧氏體基體外,該合金經(jīng)650℃和730℃長期時效至3000h,γ′相的數(shù)量變化不明顯,分別約有3%和1%左右的補充析出,γ′相大小分別從146nm長大至196nm和177nm。碳化物MC向M23C6轉(zhuǎn)化,碳化物總量略有增加,從時效前占基體總量的0.5%增加到0.76%和0.78%。在長期時效過程中無新相析出,組織穩(wěn)定。
合金特性:
1、易加工性
2、在900℃時具有中等的持久和抗蠕變強度
3、具有良好抗氧化性,耐腐蝕性 、適宜于900℃以下長期使用的航空發(fā)動機燃燒室和加力燃燒室零部件
4、良好的焊接性能和冷、熱加工成形性
高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基,能在600℃以上的高溫及一定應力作用下長期工作的一類金屬材料;并具有較高的高溫強度,良好的和性能,良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金為單一奧氏體組織,在各種溫度下具有良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性。
變形高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基,能在600℃以上的高溫環(huán)境下抗氧化或耐腐蝕,并能在一定應力作用下長期工作的一類金屬材料。
渦輪盤是航空發(fā)動機上一個十分重要的關(guān)鍵零件。渦輪盤工作溫度雖然比葉片低,但工作環(huán)境異常復雜,且在輪心、輪緣、榫齒、槽底和腹板等各部位所受應力、溫度、介質(zhì)作用程度都不同。因此,對渦輪盤材料性能提出如下典型要求:高的屈服強度;足夠的塑性儲備;足夠的蠕變、持久強度和塑性;高的疲勞強度和低周疲勞性能;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。
航空發(fā)動機用的機匣、轉(zhuǎn)子封嚴環(huán)和蜂窩環(huán)零件國內(nèi)外較多地采用低膨脹高溫合金制備。低膨脹合金是發(fā)動機實現(xiàn)間隙控制技術(shù),減少燃氣損失和提高熱效率的功能結(jié)構(gòu)材料。
基于上述性能特點,且高溫合金的合金化程度較高,又被稱為“超合金”,是廣泛應用于航空、航天、石油、化工、艦船的一種重要材料。按基體元素來分,高溫合金又分為鐵基、鎳基、鈷基等高溫合金。鐵基高溫合金使用溫度一般只能達到750~780℃,對于在更高溫度下使用的耐熱部件,則采用鎳基和難熔金屬為基的合金。 鎳基高溫合金在整個高溫合金領域占有特殊重要的地位,它廣泛地用來制造航空噴氣發(fā)動機、各種工業(yè)燃氣輪機熱端部件。
從20世紀30年代后期起,英、德、美等國就開始研究高溫合金。第二次世界大戰(zhàn)期間,為了滿足新型航空發(fā)動機的需要,高溫合金的研究和使用進入了蓬勃發(fā)展時期。40年代初,英國在80Ni-20Cr合金中加入少量鋁和鈦,形成γ'相以進行強化,研制成種具有較高的高溫強度的鎳基合金。同一時期,美國為了適應活塞式航空發(fā)動機用渦輪增壓器發(fā)展的需要,開始用Vitallium鈷基合金制作葉片。