Kāds materiāls ir augstas temperatūras sakausējums? Ko galvenokārt ietver augstas temperatūras sakausējumu materiāli?
Augstas temperatūras sakausējumi ir sakausējumu veids, ko izmanto augstas temperatūras, smagas mehāniskās spriedzes un oksidācijas un korozijas vidēs. Attīstoties zinātnei un tehnoloģijai, augstas temperatūras sakausējumi pakāpeniski ir izveidojuši sešas salīdzinoši pilnīgas daļas.
1. Deformēts augstas temperatūras sakausējums
Deformēts augstas temperatūras sakausējums attiecas uz sakausējuma veidu, ko var apstrādāt ar karstu un aukstu deformāciju, kura darbības temperatūras diapazons ir -253 ~ 1320 grādi, tam ir labas mehāniskās īpašības, visaptveroši stiprības un stingrības rādītāji, kā arī augsts antioksidācijas un pretkorozijas īpašības. Atbilstoši termiskās apstrādes procesam to var iedalīt cietā šķīdumā stiprinātā sakausējumā un ar vecumu stiprinātā sakausējumā.
1. Ar cietu šķīdumu stiprināts sakausējums
Darba temperatūras diapazons ir 900–1300 grādi, un maksimālā antioksidācijas temperatūra sasniedz 1320 grādus. Piemēram, GH128 sakausējuma stiepes izturība ir 850 MPa un tecēšanas robeža 350 MPa istabas temperatūrā; stiepes izturība 140 MPa un pagarinājums 85% pie 1000 grādiem; izturīgs 200 stundu kalpošanas laiks un 40% pagarinājums pie 1000 grādiem un 30 MPa sprieguma. Cieto šķīdumu sakausējumus parasti izmanto, lai izgatavotu aviācijas un kosmosa dzinēju sadegšanas kameras, apvalkus un citas sastāvdaļas.
2. Ar novecošanu stiprināts sakausējums
Darba temperatūra ir -253~950 grādi, un to parasti izmanto, lai izgatavotu konstrukcijas daļas, piemēram, turbīnu diskus un lāpstiņas aviācijas un kosmosa dzinējiem. Sakausējumam, ko izmanto turbīnu disku izgatavošanai, darba temperatūra ir -253~700 grādi, un tam ir nepieciešama laba izturība augstā un zemā temperatūrā un noguruma izturība. Piemēram: GH4169 sakausējuma maksimālā tecēšanas robeža ir 1000 MPa pie 650 grādiem; sakausējuma temperatūra asmeņu izgatavošanai var sasniegt 950 grādus. Piemēram: GH220 sakausējuma stiepes izturība ir 490 MPa pie 950 grādiem un izturīgs kalpošanas laiks ir vairāk nekā 40 stundas pie 940 grādiem un 200 MPa.
Deformēti supersakausējumi galvenokārt nodrošina strukturālus kalumus, kūkas, gredzenus, stieņus, plāksnes, caurules, sloksnes un vadus kosmosa, aviācijas, kodolenerģijas un naftas civilās rūpniecības vajadzībām.
2. Augstas temperatūras sakausējumu liešana
Lietie augstas temperatūras sakausējumi attiecas uz augstas temperatūras sakausējumu veidu, ko var vai var veidot tikai ar liešanas metodēm. Tās galvenās iezīmes ir:
1. Ir plašāks sastāva diapazons. Tā kā nav jāņem vērā tā deformācijas apstrādes veiktspēja, sakausējuma dizains var koncentrēties uz tā veiktspējas optimizēšanu. Piemēram, augstas temperatūras sakausējumiem uz niķeļa bāzes sastāvu var noregulēt tā, lai saturs sasniegtu 60% vai vairāk, lai sakausējums joprojām varētu saglabāt izcilas īpašības temperatūrā līdz 85% no sakausējuma kušanas punkta. .
2. Ir plašāks pielietojuma lauks. Pateicoties liešanas metodes īpašajām priekšrocībām, augstas temperatūras sakausējumu lējumus ar gandrīz neto formu vai bez malas var projektēt un ražot ar jebkuru sarežģītu struktūru un formu atbilstoši detaļu lietošanas vajadzībām.
Atbilstoši liešanas sakausējumu ekspluatācijas temperatūrai tos var iedalīt šādās trīs kategorijās:
1. kategorija: līdzsvaroti kristāla lietie augstas temperatūras sakausējumi, ko izmanto -253~650 grādu temperatūrā. Šim sakausējuma veidam ir labas visaptverošas īpašības plašā temperatūru diapazonā, īpaši zemās temperatūrās, kur bez degradācijas tiek saglabāta gan izturība, gan plastiskums. Piemēram, K4169 sakausējumam, ko lielos daudzumos izmanto aviācijas un kosmosa dzinējos, stiepes izturība ir 1000 MPa pie 650 grādiem, tecēšanas robeža 850 MPa un stiepes plastiskums 15%; izturības mūžs zem 620 MPa sprieguma pie 650 grādiem ir 200 stundas. Tas ir izmantots, lai izgatavotu difuzoru korpusus kosmosa dzinējos un sarežģītas konstrukcijas daļas dažādiem sūkņiem kosmosa dzinējos.
2. kategorija: līdzsvaroti kristāla lietie augstas temperatūras sakausējumi, ko izmanto 650–950 grādu temperatūrā. Šim sakausējuma veidam ir augstas mehāniskās īpašības un izturība pret karsto koroziju augstās temperatūrās. Piemēram, K419 sakausējuma stiepes izturība ir lielāka par 700 MPa un stiepes plastiskums ir lielāks par 6% pie 950 grādiem; 950 grādu leņķī maksimālā stiprības robeža 200 stundām ir lielāka par 230 MPa. Šis sakausējuma veids ir piemērots izmantošanai kā gaisa kuģu dzinēju turbīnu lāpstiņas, vadošās lāpstiņas un integrāli izlietas turbīnas.
III kategorija: virziena cietināti kolonnu kristāli un monokristālu augstas temperatūras sakausējumi, ko izmanto 950-1100 pakāpē. Šim sakausējuma veidam ir izcilas visaptverošas īpašības un antioksidācijas un pretkarstās korozijas īpašības šajā temperatūras diapazonā. Piemēram, DD402 monokristālu sakausējuma izturīgs kalpošanas laiks ir vairāk nekā 100 stundas 1100 grādu un 130 MPa sprieguma apstākļos. Šis ir karstākais turbīnu lāpstiņu materiāls, ko izmanto Ķīnā, un tas ir piemērots pirmās pakāpes turbīnu lāpstiņu izgatavošanai jauniem augstas veiktspējas dzinējiem.
Nepārtraukti pilnveidojoties precīzās liešanas tehnoloģijai, pastāvīgi parādās arī jauni īpaši procesi. Smalko graudu liešanas tehnoloģija, virziena sacietēšanas tehnoloģija un CA tehnoloģija sarežģītām plānsienu konstrukcijas daļām ir ievērojami uzlabojusi augstas temperatūras sakausējumu liešanas līmeni, un to pielietojuma apjoms ir turpinājis palielināties.
3. Pulvermetalurģijas augstas temperatūras sakausējumi
Augstas temperatūras sakausējuma pulvera izstrādājumus ražo, izmantojot pulverizētu augstas temperatūras sakausējuma pulveri, karsto izostatisko presēšanu vai karsto izostatisko presēšanu un pēc tam kalšanu. Izmantojot pulvermetalurģijas procesu, mazo pulvera daļiņu un ātrā dzesēšanas ātruma dēļ sastāvs ir viendabīgs, nav makrosegregācijas, un graudi ir mazi, karstās apstrādes veiktspēja ir laba, metāla izmantošanas līmenis ir augsts un izmaksas ir zemas. , jo īpaši tiek uzlabota sakausējuma tecēšanas robeža un noguruma īpašības. Liels uzlabojums.
FGH95 pulvermetalurģijas supersakausējuma stiepes izturība ir 1500 MPa pie 650 grādiem, un izturīgs kalpošanas laiks ir vairāk nekā 50 stundas 1034 MPa sprieguma apstākļos. Pašlaik tas ir augstākās stiprības plākšņu pulvermetalurģijas supersakausējums 650 grādu darba apstākļos. Pulvermetalurģijas augstas temperatūras sakausējumi var atbilst dzinēju prasībām ar augstāku sprieguma līmeni, un tie ir izvēles materiāli augstas temperatūras komponentiem, piemēram, turbīnu diskiem, kompresoru diskiem un turbīnu deflektoriem dzinējos ar augstu vilces un svara attiecību.
4. Oksīda dispersijas stiprināšanas (ODS) sakausējums
Tas ir īpašs augstas temperatūras sakausējums, kas izveidots, izmantojot unikālu mehāniskās sakausēšanas (MA) procesu. Īpaši smalkas (mazāk nekā 50 nm) īpaši stabilas oksīda dispersijas stiprināšanas fāzes augstās temperatūrās ir vienmērīgi izkliedētas sakausējuma matricā. Tā sakausējuma stiprību joprojām var saglabāt apstākļos, kas ir tuvu paša sakausējuma kušanas temperatūrai, un tai ir lieliskas augstas temperatūras šļūdes īpašības, izcila augstas temperatūras oksidācijas izturība, oglekļa un sēra korozijas izturība.
Pašlaik ir trīs galvenie komerciāli ražoti ODS sakausējumu veidi:
MA956 sakausējumu var izmantot temperatūrā līdz 1350 grādiem oksidējošā atmosfērā, ierindojoties pirmajā vietā starp augstas temperatūras sakausējumiem, ņemot vērā izturību pret oksidāciju, oglekļa un sēra koroziju. Var izmantot gaisa kuģu dzinēju sadegšanas kameras apšuvumam.
MA754 sakausējumu var izmantot temperatūrā līdz 1250 grādiem oksidējošā atmosfērā, un tas saglabā ļoti augstu augstas temperatūras izturību un izturību pret vidēji sārmu stikla koroziju. Tagad to izmanto aviācijas dzinēju vadošo zobratu gredzenu un virzošo asmeņu izgatavošanai.
MA6000 sakausējuma stiepes izturība ir 222 MPa un tecēšanas robeža 192 MPa pie 1100 grādiem; 1000-stundu izturība 1100 grādu leņķī ir 127 MPa, kas ir pirmajā vietā starp augstas temperatūras sakausējumiem, un to var izmantot kosmosa dzinēju lāpstiņām.
5. Intermetālisku savienojumu augstas temperatūras materiāli
Intermetāliski augstas temperatūras materiāli ir gaismai raksturīgi augstas temperatūras materiāli ar nozīmīgām pielietojuma perspektīvām, kas nesen ir pētīti un izstrādāti. Vairāk nekā desmit gadus ir nobrieduši fundamentālie pētījumi par intermetāliskajiem savienojumiem, sakausējumu projektēšanu, procesu izstrādi un pielietojuma izpēti, īpaši Ti-Al, Ni-Al un Fe-Al sērijas materiālu sagatavošanas un apstrādes tehnoloģijā, rūdīšanā un stiprināšanā. , mehāniskās īpašības un pielietojuma pētījumi ir panākuši ievērojamus sasniegumus.
Sakausējumam uz Ti3Al bāzes (TAC-1), TiAl bāzes sakausējumam (TAC-2) un sakausējumam uz Ti2AlNb bāzes ir zems blīvums (3,8–5,8 g/cm3), augsta temperatūra un augsta izturība, augsts tērauds. un lieliska oksidācijas un šļūdes izturība. Priekšrocības: Tas var samazināt konstrukcijas daļu svaru par 35 līdz 50%. Sakausējumam uz Ni3Al bāzes MX-246 ir laba izturība pret koroziju, nodilumizturība un izturība pret kavitāciju, kas parāda lieliskas pielietojuma iespējas. Fe3Al sakausējumam ir laba oksidācijas un korozijas izturība, augsta izturība vidējā temperatūrā (mazāk par 600 grādiem) un zemas izmaksas. Tas ir jauns materiāls, kas var daļēji aizstāt nerūsējošo tēraudu.
