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目前,每年全球对高温合金材料的消费将近28万吨,市场规模达到100亿美元。全球范围内能够生产航空航天用高温合金的企业不超过50家,主要集中在美、俄、英、法、德、日等国。我国高温合金的研发起步于20世纪60年代,形成独有的合金体系,并且取得了明显的进步,到目前已经成立了众多的生产和科研单位,并已具备变形高温合金、铸造高温合金的生产基地与高端高温合金材料的生产研发基地。想必大家看到飞机在天上飞,就会有一个疑问:飞机的往前飞的动力来自于哪里?别着急,我们先来玩一个气球。有300多台装有GH2135涡的涡喷六和涡喷六甲发动机的歼击机援助了亚洲和欧洲的4个发展中。作者作为GH2135课题组长之为该合金的研制、生产和应用奋斗了20多年。航空材料研究院研制的GH1140铁基合金,代替GH3030和GH30同样可节约镍50%左右。
高温合金具有高的热强度和高的热稳定性,,是航空发动机制造中不可缺少的重要材料,一台新型涡轮风扇发动机高温合金材料用量占发动机重量的50%以上。高温合金的合金元素含量较高,碳化物与金属间化合物集中在枝晶边缘,影响了合金的延展性和可锻性,同时初生枝晶晶界是薄弱环节,当镦锻温度较低或进行较大速度镦锻变形时,由于合金强度大,可塑性差,易产生沿晶裂纹,并造成模具损坏;如果镦锻温度太高,易引起合金晶粒急剧长大和晶界氧化,影响合金强度并产生锻裂。因此,对高温合金材料镦锻紧固件的温度应进行严格控制。
Fe-Ni47Cr5热轧材_柳河可以热处理吗合金是以体心立方g?和面心立方g′相为沉淀强化的一种镍基变形高温合金,在650℃以下具有高的抗拉强度、屈服强度和良好的塑性,具有良好的抗腐蚀、抗辐射能、疲劳、断裂韧性等综合性能,以及满意的焊接和焊后成型性能等。合金在-253~650℃很宽的温度范围内组织性能稳定,成为在深冷和高温条件下用途极广的高温合金。由于GH4169良好的综合性能,被广泛用于航空发动机的压气机盘、压气机轴、压气机叶片、涡、涡轮轴、机匣、紧固件和其它结构件和板材焊接件等。这些发动机盘件使用都属正常,涡喷六原装发动机已使用一个寿命(100~150小时)的有312台;2个寿命(151~250小时)的有164台;3个寿命(251~350小时)的有63台;4个寿命(351~450小时)的有11台;5个寿命(451~550小时)的有2台,有些发动机在其他修理厂尚未统计。
在一般切削条件下,高温合金表层会产生硬化层、残余应力、白层、黑层、晶粒变形层等过大的问题。传统的划分高温合金材料可以根据以下3种方式来进行:按基体元素种类、合金强化类型、材料成型方式来进行划分。按基体元素种类铁基高温合金铁基高温合金又可称作耐热合金钢。它的基体是Fe元素,加入少量的Ni、Cr等合金元素,耐热合金钢按其正火要求可分为马氏体、奥氏体、珠光体、铁素体耐热钢等。镍基高温合金镍基高温合金的含镍量在一半以上,适用于1000℃以上的工作条件,采用固溶、时效的加工过程,可以使抗蠕能和抗压抗屈服强度大幅提升。在期间,“以铁代镍”的研制和生产达到了。本书作者当时代表中国科学院金属研究所于1969年先后参加了在黎明发动机厂、西安发动机厂和成都发动机厂举办的3次全国铁基高温合金推广会议,一批成熟的铁基高温合金开始走向大量的应用[139617677。
高温合金常用的高温机械性能指标有:高温瞬时强度、高温持久强度和蠕变强度。高温瞬时强度是用普通的拉伸方法,测出试样在某一温度下的强度极限。高温持久强度是指材料在给定温度下经过规定时间发生断裂的应力大小,一般用轴向拉伸法测定,持久强度极限一般用σ并标注时间和温度来表示,对于高温工作零件的材料选择和尺寸设计是一个非常重要的指标。在高温下工作的零件在弹性极限应力以下会发生塑性变形,且时间越长,变形量越大,这种现象称为蠕变。温度越高,这种现象也越严重。蠕变会使零件失去尺寸精度,甚至导致安全事故。
γ’相是A3B型金属间化合物,A代表镍、钴,B代表铝、钛、铌、钽、钒、钨,而铬、钼、铁既可为A又可镍基合金中典型的γ‘相为Ni3(Al,Ti)。γ’相的强化效应可通过以下途径得到加强:增加γ‘相的数量;使γ’相与基体有适宜的错配度,以获得共格畸变的强化效应;加入铌、钽等元素增大γ’相的反相畴界能,以提高其抵抗位错切割的能力;加入钴、钨、钼等元素提高γ‘相的强度。γ"相为体心四方结构,其组成为Ni3Nb。用铁基高温合金GH2135制作涡喷六和涡喷六甲等航空发动机涡,已装备航空发动机1000多台,其中涡喷六发动机544台,涡喷六甲发动机369台(5(。1980年10月23日至11月11日,本书作者在发动机制造厂和修理厂逐台调查统计,结果表明,涡喷六甲发动机已使用完一个寿命(100小时)的有333台,少数发动机开加力燃烧室都用了10多小时。
另外,激光熔覆技术也越来越多地应用在热障涂层的制备方面。有关Ni基高温合金的核心技术自出现以来一直在持续地发展,主要的技术拥有国美国和日本在这一技术领域的研发活动和产出也比较多,另外德国、英国、法国等也是主要的核心技术拥有者。
(整理:会宁电焊培训学校)
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