高溫合金有什麼材料特性

時間 2021-08-17 00:08:58

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高溫合金主要牌號:

固溶強化型鐵基合金:

gh1015、gh1035、gh1040、gh1131、gh1140

時效硬化性鐵基合金:

gh2018、gh2036、gh2038、gh2130、gh2132、gh2135、gh2136、gh2302、gh2696

固溶強化型鎳基合金:

gh3030、gh3039、gh3044、gh3028、gh3128、gh3536、gh605,gh600

時效硬化型鎳基合金:

gh4033、gh4037、gh4043、gh4049、gh4133、gh4133b、gh4169、gh4145、gh4090

國外的高溫合金叫包含inconel系列 incoloy系列 hastelloy系列

成分和效能

鎳基合金是高溫合金中應用最廣、高溫強度最高的一類合金。其主要原因,一是鎳基合金中可以溶解較多合金元素,且能保持較好的組織穩定性;二是可以形成共格有序的 a3b型金屬間化合物γ'[ni3(al,ti)]相作為強化相,使合金得到有效的強化,獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強度;三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗yang化和抗燃氣腐蝕能力。鎳基合金含有十多種元素,其中cr主要起抗yang化和抗腐蝕作用,其他元素主要起強化作用。

根據它們的強化作用方式可分為:固溶強化元素,如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等;沉澱強化元素,如鋁、鈦、鈮和鉭;晶界強化元素,如硼、鋯、鎂和稀土元素等。

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gh4169高溫合金gh4169沉澱強化鎳基高溫合金

gh4169特性及應用領域概述:

該合金在-253~700℃溫度範圍內具有良好的綜合效能,650℃以下的屈服強度居變形高溫合金的首位,並具有良好的抗疲勞、抗輻射、***、耐腐蝕效能,以及良好的加工效能、焊接效能良好。能夠製造各種形狀複雜的零部件,在宇航、核能、石油工業及擠壓模具中,在上述溫度範圍內獲得了極為廣泛的應用。

gh4169相近型號:

inceonel 718、uns no7718(美國)、nc19fenb(法國)、w.nr.2.4668(德國)

gh4169 化學成份:(gb/t14992-2005)

合金 型號  % 鎳

ni 鉻

cr 鐵

fe 鉬

mo 鈮

nb 鈷

co 碳

c 錳mn 矽

si 硫

s 銅cu 鋁

al 鈦

tigh4169 最小  50 17 餘量  2.8 4.75       0.20 0.65

標準  55 21  3.3 5.50 1.0 0.08 0.35 0.35 0.015 0.30 0.80 1.15

gh4169物理效能:

密度 g/cm3  熔點

℃  熱導率

λ/(w/m?℃)  比熱容

j/kg?℃  彈性模量

gpa 剪下模量

gpa 電阻率

μω?m  泊松比  線膨脹係數

a/10-6℃-1

8.24 1260

1320 14.7(100℃)  435 199,9 77,2 --- 0.3 11.8(20~100℃)

gh4169力學效能:(在20℃檢測機械效能的最小值)

熱處理方式  抗拉強度σb/mpa  屈服強度σp0.2/mpa  延伸率σ5 /% 布氏硬度 hbs

固溶處理  965 550 30 ≥363

gh4169生產執行標準:

標準  化學成份  棒材  鍛件  板材  絲材  管材

國家標準  gb/t14992 gb/t14994

gb/t14993 gb/t14997

gb/t14998 gb/t14995

gb/t14996 yb/t5249 gb/t15062

航空工業標準  ? hb 6702 ? ? ? ?

國家標準  ? ? ? ? gjb 2612 ?

gh4169 金相組織結構:

該合金標準熱處理狀態的組織由γ基體γ'、γ"、δ、nbc相組成。

gh4169工藝效能與要求:

1、因gh4169合金中鈮含量高,合金中的鈮偏析程度與治金工藝直接有關。

2、為避免鋼錠中的元素偏析過重,採用的鋼錠直徑不大於508mm。

3、經均勻化處理的合金具有良好的熱加工效能,鋼錠的開坯加熱溫度不得超過1120℃。

4、該合金的晶粒度平均尺寸與鍛件的變形程度、終鍛溫度密切相關。

5、合金具有滿意的焊接效能,可用氬弧焊、電子束焊、縫焊、點焊等方法進行焊接。

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高溫環境下材料的各種退化速度都被加速,在使用過程中易發生組織不穩定、在溫度和應力作用下產生變形和裂紋長大、材料表面的氧化腐蝕。

1、耐高溫、耐腐蝕

高溫合金所具有的耐高溫、耐腐蝕等效能主要取決於它的化學組成和組織結構。以gh4169鎳基變形高溫合金為例,可看出gh4169合金中鈮含量高,合金中的鈮偏析成都與冶金工藝直接相關,gh4169基體為ni-gr固溶體,含ni質量分數在50%以上可以承受1000℃左右高溫,與美國牌號inconel718相似,合金由γ基體相、δ相、碳化物和強化相γ'和γ″相組成。gh4169合金的化學元素與基體結構顯示了其強大的力學效能,屈服強度與抗拉強度都優於45鋼數倍,塑性也要比45鋼好。

穩定的晶格結構和大量強化因子構造了其優良的力學效能。

2、加工難度高

高溫合金由於其複雜、惡劣的工作環境,其加工表面完整性對於其效能的發揮具有非常重要的作用。但是高溫合金是典型難加工材料,其微觀強化項硬度高,加工硬化程度嚴重,並且其具有高抗剪下應力和低導熱率,切削區域的切削力和切削溫度高,在加工過程中經常出現加工表面質量低、刀具破損非常嚴重等問題。在一般切削條件下,高溫合金表層會產生硬化層、殘餘應力、白層、黑層、晶粒變形層等過大的問題。

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高溫合金主要特點就是耐高溫耐腐蝕,具體特性每個牌號都有些許差異。

哈氏c-276、c-22、c-2000、c-4、b-3、g-30、inconel600、inconel601、inconel625、inconel718、inconel x750、incoloy800、incoloy800h、incoloy800ht、incoloy825、monel400、monel k500、alloy20、n02201等。

gh1015、gh1035、gh1040、gh1131、gh1140、gh2132、gh2026、gh2696、gh3128、gh3039、gh3030、gh3044、gh3536、gh4145、gh4169、gh4648、gh4080a、gh4090、gh4141、gh4738、gh600、gh625、gh605、gh5188等。

ns111、ns112、ns113、ns142、 ns143、 ns312、 ns313、ns315、 ns321、 ns322、 ns333、 ns334、 ns335、ns336 等。

高溫合金牌號很多 上述舉例都是比較常用的一些牌號。

主要規格比如:無縫管、鋼板、圓鋼、鍛件、法蘭、圓環、焊管、鋼帶、直條、絲材及配套焊材、加工件等。

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高溫合金知識

高溫合金是在高溫嚴酷的機械應力和氧化、腐蝕環境下應用的一類合金。隨著科技事業的發展,高溫合金逐漸形成六個較為完整的部分。

一、變形高溫合金

變形高溫合金是指可以進行熱、冷變形加工,工作溫度範圍-253~1320℃,具有良好的力學效能和綜合的強、韌性指標,具有較高的抗氧化、抗腐蝕效能的一類合金。按其熱處理工藝可分為固溶強化型合金和時效強化型合金。

1、固溶強化型合金

使用溫度範圍為900~1300℃,最高抗氧化溫度達1320℃。例如gh128合金,室溫拉伸強度為850mpa、屈服強度為350mpa;1000℃拉伸強度為140mpa、延伸率為85%,1000℃、30mpa應力的持久壽命為200小時、延伸率40%。固溶合金一般用於製作航空、航天發動機燃燒室、機匣等部件。

2、時效強化型合金

使用溫度為-253~950℃,一般用於製作航空、航天發動機的渦輪盤與葉片等結構件。製作渦輪盤的合金工作溫度為-253~700℃,要求具有良好的高低溫強度和抗疲勞效能。 例如:

gh4169合金,在650℃的最高屈服強度達1000mpa;製作葉片的合金溫度可達950℃,例如:gh220合金,950℃的拉伸強度為490mpa,940℃、200mpa的持久壽命大於40小時。

變形高溫合金主要為航天、航空、核能、石油民用工業提供結構鍛件、餅材、環件、棒材、板材、管材、帶材和絲材。

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. 具有更寬的成分範圍 由於可不必兼顧其變形加工效能,合金的設計可以集中考慮優化其使用效能。如對於鎳基高溫合金,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,合金仍能保持優良效能。

2. 具有更廣闊的應用領域 由於鑄造方法具有的特殊優點,可根據零件的使用需要,設計、製造出近終形或無餘量的具有任意複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:

第一類:在-253~650℃使用的等軸晶鑄造高溫合金 這類合金在很大的範圍溫度內具有良好的綜合效能,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。

已用於製作航空發動機中的擴壓器機匣及航天發動機中各種泵用複雜結構件等。

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效能及抗熱腐蝕效能。例如k419合金,950℃時,拉伸強度大於700mpa、拉伸塑性大於6%;950℃,200小時的持久強度極限大於230mpa。

這類合金適於用做航空發動機渦輪葉片、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 這類合金在此溫度範圍內具有優良的綜合效能和抗氧化、抗熱腐蝕效能。例如dd402單晶合金,1100℃、130mpa的應力下持久壽命大於100小時。

這是國內使用溫度最高的渦輪葉片材料,適用於製作新型高效能發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、複雜薄壁結構件的ca技術等都使鑄造高溫合金水平大大提高,應用範圍不斷提高。

三、粉末冶金高溫合金

採用霧化高溫合金粉末,經熱等靜壓成型或熱等靜壓後再經鍛造成型的生產工藝製造出高溫合金粉末的產品。採用粉末冶金工藝,由於粉末顆粒細小,冷卻速度快,從而成分均勻,無巨集觀偏析,而且晶粒細小,熱加工效能好,金屬利用率高,成本低,尤其是合金的屈服強度和疲勞效能有較大的提高。

fgh95粉末冶金高溫合金,650℃拉伸強度1500mpa;1034mpa應力下持久壽命大於50小時,是當前在650℃工作條件下強度水平最高的一種盤件粉末冶金高溫合金。粉末冶金高溫合金可以滿足應力水平較高的發動機的使用要求,是高推重比發動機渦輪盤、壓氣機盤和渦輪擋板等高溫部件的選擇材料。

四、氧化物彌散強化(ods)合金

是採用獨特的機械合金化(ma)工藝,超細的(小於50nm)在高溫下具有超穩定的氧化物彌散強化相均勻地分散於合金基體中,而形成的一種特殊的高溫合金。其合金強度在接近合金本身熔點的條件下仍可維持,具有優良的高溫蠕變效能、優越的高溫抗氧化效能、抗碳、硫腐蝕效能。

目前已實現商業化生產的主要有三種ods合金:

ma956合金 在氧化氣氛下使用溫度可達1350℃,居高溫合金抗氧化、抗碳、硫腐蝕之首位。可用於航空發動機燃燒室內襯。

ma754合金 在氧化氣氛下使用溫度可達1250℃並保持相當高的高溫強度、耐中鹼玻璃腐蝕。現已用於製作航空發動機導向器蓖齒環和導向葉片。

ma6000合金 在1100℃拉伸強度為222mpa、屈服強度為192mpa;1100℃,1000小時持久強度為127mpa,居高溫合金之首位,可用於航空發動機葉片。

五、金屬間化合物高溫材料

金屬間化合物高溫材料是近期研究開發的一類有重要應用前景的、輕比重高溫材料。十幾年來,對金屬間化合物的基礎性研究、合金設計、工藝流程的開發以及應用研究已經成熟,尤其在ti-al、ni-al和fe-al系材料的製備加工技術、韌化和強化、力學效能以及應用研究方面取得了令人矚目的成就。

ti3al基合金(tac-1),tial基合金(tac-2)以及ti2alnb基合金具有低密度(3.8~5.8g/cm3)、高溫高強度、高鋼度以及優異的抗氧化、抗蠕變等優點,可以使結構件減重35~50%。

ni3al基合金,mx-246具有很好的耐腐蝕、耐磨損和耐氣蝕效能,展示出極好的應用前景。fe3al基合金具有良好的抗氧化耐磨蝕效能,在中溫(小於600℃)有較高強度,成本低,是一種可以部分取代不鏽鋼的新材料。

六、環境高溫合金

在民用工業的很多領域,服役的構件材料都處於高溫的腐蝕環境中。為滿足市場需要,根據材料的使用環境,歸類出系列高溫合金。

1、 高溫合金母合金系列

2、 抗腐蝕高溫合金板、棒、絲、帶、管及鍛件

3、 高強度、耐腐蝕高溫合金棒材、彈簧絲、焊絲、板、帶材、鍛件

4、 耐玻璃腐蝕系列產品

5、 環境耐蝕、硬表面耐磨高溫合金系列

6、 特種精密鑄造零件(葉片、增壓渦輪、渦輪轉子、導向器、儀表接頭)

7、 玻棉生產用離心器、高溫軸及輔件 8、 鋼坯加熱爐用鈷基合金耐熱墊塊和滑軌

9、 閥門座圈

10、 鑄造“u”形電阻帶

11、 離心鑄管系列

12、 奈米材料系列產品

13、 輕比重高溫結構材料

14、 功能材料(膨脹合金、高溫高彈性合金、恆彈性合金系列)

15、 生物醫學材料系列產品

16、 電子工程用靶材系列產品

17、 動力裝置噴嘴系列產品

18、 司太立合金耐磨片

19、 超高溫抗氧化腐蝕爐輥、輻射管。

高溫合金是什麼材料,高溫合金鋼包括什麼材料?

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