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1、航空航天領域
我國發(fā)展自主航空航天產業(yè)研制先進發(fā)動機,將帶來市場對高端和新型高溫合金的需求增加。
航空發(fā)動機被稱為“工業(yè)之花”,是航空工業(yè)中技術含量、難度的部件之一。作為飛機動力裝置的航空發(fā)動機,特別重要的是金屬結構材料要具備輕質、高強、高韌、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等性能,這幾乎是結構材料中的性能要求。
高溫合金是能夠在600℃以上及一定應力條件下長期工作的金屬材料。高溫合金是為了滿足現代航空發(fā)動機對材料的苛刻要求而研制的,至今已成為航空發(fā)動機熱端部件不可替代的一類關鍵材料。目前,在先進的航空發(fā)動機中,高溫合金用量所占比例已高達50%以上。
在現代先進的航空發(fā)動機中,高溫合金材料用量占發(fā)動機總量的40%~60%。在航空發(fā)動機上,高溫合金主要用于燃燒室、導向葉片、渦輪葉片和渦 四大熱段零部件;此外,還用于機匣、環(huán)件、加力燃燒室和尾噴口等部件。
2、能源領域
高溫合金在能源領域中有著廣泛的應用。煤電用高參數超超臨界發(fā)電鍋爐中,過熱器和再過熱器必須使用抗蠕變性能良好,在蒸汽側抗氧化性能和在煙氣側抗腐蝕性能優(yōu)異的高溫合金管材;在氣電用燃氣輪機中,渦輪葉片和導向葉片需要使用抗高溫腐蝕性能優(yōu)良和長期組織穩(wěn)定的抗熱腐蝕高溫合金;在核電領域中,蒸汽發(fā)生器傳熱管必須選用抗溶液腐蝕性能良好的高溫合金;在煤的氣化和節(jié)能減排領域,廣泛采用抗高溫熱腐蝕和抗高溫磨蝕性能優(yōu)異的高溫合金;在石油和天然氣開采,特別是深井開采中,鉆具處于4-150 ℃的酸性環(huán)境中,加之CO2,H2S和泥沙等的存在,必須采用耐蝕耐磨高溫合金 [5]  。
我國上海電氣、東方電氣、哈爾濱汽輪機廠等大型發(fā)電設備制造集團在生產規(guī)模和生產技術等方面近年來有了較大提高,拉動了對發(fā)電設備用的渦 的需求。正在進行國產化研制的新一代發(fā)電裝備-大型地面燃機(也可作艦船動力)取得了顯著進展,實現量產后將帶動對高溫合金的需求。同時,核電設備的國產化,也將拉動對國產高溫合金的需求。

1、含錸單晶葉片的研究
在單晶的成分設計中,要兼顧合金性能和工藝性能,由于單晶中不存在晶界,并應用在較為苛刻的環(huán)境下,所以引入了某些具有特殊作用的合金元素。隨著單晶合金的發(fā)展,合金的化學成分具有如下變化趨勢:引入Re元素,引入Ru、Ir等鉑族元素,增加難熔元素W、Mo、Re、Ta的含量;難熔元素的加入總量增加,C、B、Hf等元素從“完全去除”轉為“限量使用”;降低Cr含量從而允許加入更多其他的合金化元素而保持組織穩(wěn)定。
含錸單晶葉片大幅了其耐溫能力及蠕變強度。以PW公司的PWA1484、RR的CMSX-4,GE公司的Rene′N5為代表的第二代單晶合金與代單晶合金相比,通過加入3%的錸元素、適當增大了鈷和鉬元素的含量,使其工作溫度提高了30℃,持久強度與抗氧化腐蝕能力達到很好的平衡。
含錸單晶葉片是未來航空發(fā)動機渦輪葉片的趨勢。單晶葉片由于其耐溫能力、蠕變強度、熱疲勞強度、抗氧化性能和抗腐蝕特性較定向凝固柱晶合金有了顯著提高,從而很快得到了航空燃氣渦輪發(fā)動機界的普遍認可,幾乎所有先進航空發(fā)動機都采用了單晶合金用作渦輪葉片 [6]  。



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 1.、不銹鋼板:2B不銹鋼板 不銹鋼板 不銹鋼鏡面板,另可加工鍍鈦、拉絲、噴砂貼膜、磨砂、裁圓、割方、拋光、抗指紋等工藝。
2、不銹鋼卷:冷軋不銹鋼卷 熱軋不銹鋼卷、不銹鋼帶、進口不銹鋼超薄鋼帶。
3、不銹鋼管:國標規(guī)格齊全、厚壁不銹鋼管、大口徑不銹鋼管、精密毛細不銹鋼管、不銹鋼焊管、不銹鋼裝飾管、方管、管件。
4、不銹鋼棒:圓棒、方棒、六角棒、盤圓、表面:亮棒、黑棒。
5、不銹鋼絲:不銹鋼焊絲、不銹簧絲、不銹鋼焊條。
6、不銹鋼型材:角鋼、扁鋼、槽鋼。

常用不銹鋼板材質:201(12Cr17Mn6Ni5N),301(12Cr17Ni7),302(12Cr18Ni9),304(06Cr19Ni10),304L(022Cr19Ni10),316(06Cr17Ni12Mo2),316L(022Cr17Ni12Mo2),316Ti(06Cr17Ni12Mo2Ti),317L(022Cr19Ni13Mo3),309S(06Cr23Ni13),310S(06Cr25Ni20),321(06Cr18Ni11Ti),347(06Cr18Ni11Nb)。

 




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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   二、鑄造高溫合金
    鑄造高溫合金是指可以或只能用鑄造方法成型零件的一類高溫合金。其主要特點是:
    1. 具有更寬的成分范圍 由于可不必兼顧其變形加工性能,合金的設計可以集中考慮優(yōu)化其使用性能。如對于鎳基高溫合金,可通過調整成分使γ’含量達60%或更高,從而在高達合金熔點85%的溫度下,合金仍能保持優(yōu)良性能。
    2. 具有更廣闊的應用領域 由于鑄造方法具有的特殊優(yōu)點,可根據零件的使用需要,設計、制造出近終形或無余量的具有任意復雜結構和形狀的高溫合金鑄件。
    根據鑄造合金的使用溫度,可以分為以下三類:
    第YI類:在-253~650℃使用的等軸晶鑄造高溫合金 這類合金在很大的范圍溫度內具有良好的綜合性能,特別是在低溫下能保持強度和塑性均不下降。如在航空、航天發(fā)動機上用量較大的K4169合金,其650℃拉伸強度為1000MPa、屈服強度850MPa、拉伸塑性15%;650℃,620MPa應力下的持久壽命為200小時。已用于制作航空發(fā)動機中的擴壓器機匣及航天發(fā)動機中各種泵用復雜結構件等。
    第二類:在650~950 ℃使用的等軸晶鑄造高溫合金 這類合金在高溫下有較高的力學性能及抗熱腐蝕性能。例如K419合金,950℃時,拉伸強度大于700MPa、拉伸塑性大于6%;950℃,200小時的持久強度極限大于230MPa。這類合金適于用做航空發(fā)動機渦輪葉片、導向葉片及整鑄渦輪。
    第三類: 在950~1100℃ 使用的定向凝固柱晶和單晶高溫合金 這類合金在此溫度范圍內具有優(yōu)良的綜合性能和抗氧化、抗熱腐蝕性能。例如DD402單晶合金,1100℃、130MPa的應力下持久壽命大于100小時。這是國內使用溫度ZUI高的渦輪葉片材料,適用于制作新型高性能發(fā)動機的一級渦輪葉片。
    隨著精密鑄造工藝技術的不斷提高,新的特殊工藝也不斷出現。細晶鑄造技術、定向凝固技術、復雜薄壁結構件的CA技術等都使鑄造高溫合金水平大大提高,應用范圍不斷提高。
  



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