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颗粒微课堂 | 什么是高温合金?

来源:颗粒在线
2022-02-16 1523

一、高温合金概述:

       高温合金是指铁、镍、钴为基,能够在600°C以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料,具有优异的高温强度,良好的抗氧化和抗热腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能,也被称为“超合金”。被广泛应用于航空、航天、船舶海工等重要领域。其中铁基高温合金使用温度达到750°C-780°C,对于在高温下使用的耐热部件,则采用镍基和难熔金属为基的合金。镍基合金高温也被广泛应用于航空发动机制造、工业燃气机等其他部件的应用。(重庆3D金属粉末厂家增隆科技,致力于为顾客提供高品质铁基、镍基、钴基、钛基、铝基合金等多种高端金属粉末、陶瓷空心粉、非晶粉末及3D打印产品服务,产品各项性能指标均达到国际先进水平。)

目前我国在高温合金的生产力和需求上存在两个缺口:

        1. 生产力不足。我国的高温合金生产数量有限,生产能力与需求之间存在较大的缺口,很大程度上依赖于国外进口。

         2. 高端的合金产品难以满足应用的需求,我国的高温合金生产水平与国外相比还存在较大的差距,在制作高性能的核工业材料上还无法满足。

二、高温合金材料特性:

许多合金材料在高温情况下,材料的各种退化速度都被加速,在使用过程中易发生组织不稳定、在温度和应力作用下产生变形和裂纹长大、材料表面易遭受氧化腐蚀。

        1. 耐高温、耐腐蚀

        高温合金具有耐高温和耐腐蚀的性能,主要是因为他的化学组成和组织结构。例如gh4169合金化学元素与基体结构显示了强大的力学性能,屈服强度与抗拉强度都优于45钢数倍,塑性也要比45钢好。稳定的晶格结构和大量强化因子构造了其优良的力学性能。

        2. 加工难度高

       高温合金由于其复杂、恶劣的工作环境,其加工表面的完整性对于性能的发挥具有非常重要的作用。但高温合金是典型艰难加工材料,其微观强化硬度高,加工硬化程度严重,具有高抗剪切应力和低热导率,切削区域的切削力和切削温度高,在加工过程中经常出现加工表面质量低、刀具破损非常严重的状况。

三、高温合金的类别:

       1. 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,耐热合金钢可分为马氏体、奥氏体、珠光体、铁素体耐热钢等。

        2. 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°C以上的工作条件,采用固溶、时效的加工过程,可以使抗蠕变性能和抗压抗屈服强度大幅提升。就高温环境使用的高温合金来分析,使用镍基高温合金的范围远远超过铁基和钴基高温合金用处。同时镍基高温合金也是我国产量最大、使用量最大的一种高温合金。很多涡轮发动机的涡轮叶片及燃烧室,甚至涡轮增压器也使用镍基合金作为制备材料。半个多世纪以来,航空发动机所应用的高温材料承受高温能力从20世纪40年代末的750°C提高到90年代末的1200°C应该说,这一巨大提升也促使铸造工艺加工及表面涂层等方面快速发展。

       3. 钴基高温合金

       钴基高温合金是以钴为基体,钴含量大约占60%,同时需要加入Cr、Ni等元素来提升高温合金的耐热性能,虽然这种高温合金耐热性能较好,但由于各个国家钴资源产量比较少,加工比较困难,因此用量不多。通常用于高温条件(600°C~1000°C)和较长时间受极限复杂应力高温零部件,例如航空发动机的工作叶片、涡轮盘、燃烧室热端部件和航天发动机等。

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