Què és l'aliatge d'alta temperatura

Els aliatges d'alta temperatura es divideixen en tres tipus de materials: materials d'alta temperatura de 760 graus, materials d'alta temperatura de 1200 graus i materials d'alta temperatura de 1500 graus, amb una resistència a la tracció de 800MPa. En altres paraules, es refereix a materials metàl·lics d'alta temperatura que funcionen durant molt de temps a temperatures superiors a 760--1500 graus i en determinades condicions. Tenen una excel·lent resistència a alta temperatura, bona resistència a l'oxidació i corrosió calenta, bon rendiment a la fatiga, resistència a la fractura i altres propietats completes. S'ha convertit en un material clau insubstituïble per a components calents de motors de turbines de gas militars i civils.

Els aliatges principals d'alta temperatura s'utilitzen per fabricar components d'alta temperatura com ara pales de turbines, pales, discos de turbines, discos de turbines de gas d'alta pressió i cambres de combustió per a turbines de gas aèries, navals i industrials. També s'utilitzen per fabricar vehicles aeroespacials, motors de coets, reactors nuclears, equips petroquímics i carbó. conversió i altres dispositius de conversió d'energia.

Des de finals de la dècada de 1930, Gran Bretanya, Alemanya, els Estats Units i altres països han començat a estudiar aliatges d'alta temperatura. Durant la Segona Guerra Mundial, per tal de satisfer les necessitats dels nous motors aeroespacials, la recerca i l'ús d'aliatges d'alta temperatura van entrar en un període de desenvolupament vigorós. A principis de la dècada de 1940, el Regne Unit va afegir per primera vegada una petita quantitat d'alumini i titani a l'aliatge 80Ni-20Cr per formar una fase d'enfortiment i va desenvolupar el primer aliatge a base de níquel amb resistència a alta temperatura. Durant el mateix període, per tal de satisfer les necessitats del desenvolupament de turbocompressors per a motors d'aeronaus de pistons, els Estats Units van començar a utilitzar aliatges a base de cobalt Vitallium per fabricar pales.

A més, els Estats Units també han desenvolupat un aliatge a base de níquel Inconel per fer la cambra de combustió dels motors a reacció. Més tard, per tal de millorar encara més la resistència a alta temperatura de l'aliatge, els metal·lúrgics van afegir tungstè, molibdè, cobalt i altres elements a l'aliatge a base de níquel, van augmentar el contingut d'alumini i titani i van desenvolupar una sèrie de marques d'aliatge, com ara els britànics "Nimonic", els nord-americans "Mar-M" i "IN", etc.; als aliatges a base de cobalt, s'afegeixen elements com el níquel i el tungstè per desenvolupar una varietat d'aliatges d'alta temperatura, com ara X-45, HA-188, FSX-414, etc. davant la manca de recursos de cobalt, es restringeix el desenvolupament de superaliatges a base de cobalt.

A la dècada de 1940 també es van desenvolupar superaliatges a base de ferro. A la dècada de 1950 van aparèixer marques com A-286 i Incoloy901. Tanmateix, a causa de la mala estabilitat a altes temperatures, el desenvolupament ha estat lent des dels anys seixanta. La Unió Soviètica va començar a produir superaliatges basats en níquel de la marca "ЭИ" al voltant de 1950, i més tard va produir superaliatges deformats de la sèrie "ЭП" i superaliatges fosos de la sèrie ЖС. La Xina va començar la producció d'assaig d'aliatges d'alta temperatura el 1956 i va formar gradualment la sèrie "GH" de superaliatges deformats i la sèrie "K" de superaliatges fosos. A la dècada de 1970, els Estats Units també van utilitzar nous processos de producció per fabricar pales cristal·litzades direccionals i discos de turbina de metal·lúrgia en pols, i van desenvolupar components d'aliatge d'alta temperatura, com ara pales d'un sol cristall, per satisfer les necessitats creixents de temperatures d'entrada de turbines de motor d'avions.

Fins ara, tots els països estan investigant nous aliatges d'alta temperatura, fent avenços continus, innovacions i ampliant camps d'aplicació. En el desenvolupament de la indústria moderna, òbviament s'han convertit en un material d'aliatge indispensable.

(1) Aliatge d'alta temperatura a base de ferro

Els aliatges d'alta temperatura a base de ferro també es poden anomenar acers aliats resistents a la calor. La seva matriu és l'element Fe, amb una petita quantitat de Ni, Cr i altres elements d'aliatge afegits. L'acer d'aliatge resistent a la calor es pot dividir en martensita, austenita, perlita, acer resistent a la calor de ferrita, etc. segons els seus requisits de normalització.

(2) Aliatge d'alta temperatura a base de níquel

Els aliatges d'alta temperatura a base de níquel contenen més de la meitat del níquel i són adequats per a condicions de treball superiors als 1000 graus. Utilitzant solucions sòlides i processament d'envelliment, la resistència a la fluència i la resistència a la compressió es poden millorar molt. Actualment, a partir de l'anàlisi dels superaliatges utilitzats en entorns d'alta temperatura, l'abast de l'ús de superaliatges a base de níquel supera amb escreix l'ús de superaliatges a base de ferro i cobalt. Al mateix temps, l'aliatge d'alta temperatura a base de níquel també és l'aliatge d'alta temperatura amb la producció més gran i el major ús del meu país. Moltes pales de turbines i cambres de combustió, i fins i tot turbocompressors, també utilitzen aliatges a base de níquel com a materials de preparació. Durant més de mig segle, les capacitats d'alta temperatura dels materials d'alta temperatura utilitzats en motors aeroespacials han augmentat de 750 graus a finals de la dècada de 1940 a 1200 graus a finals de la dècada de 1990. Cal dir que aquesta gran millora també ha comportat millores en els processos de fosa, recobriments superficials, etc. Desenvolupament ràpid.

(3) Aliatge d'alta temperatura a base de cobalt

Els aliatges d'alta temperatura a base de cobalt utilitzen cobalt com a matriu i el contingut de cobalt representa al voltant del 60%. Al mateix temps, cal afegir elements com ara Cr i Ni per millorar la resistència a la calor de l'aliatge d'alta temperatura. Tot i que aquest aliatge d'alta temperatura té una millor resistència a la calor, a causa de diversos països, la producció de recursos de cobalt és relativament petita i el processament és difícil, de manera que la quantitat no és gran. Normalment s'utilitza en condicions d'alta temperatura (600 ~ 1000 graus) i peces d'alta temperatura subjectes a un estrès complex extrem durant molt de temps, com ara les pales de treball dels motors d'aeronautica, els discos de la turbina, els components calents de les cambres de combustió i motors aeroespacials. Per obtenir una millor resistència a la calor, en condicions normals, s'han d'afegir elements com W, MO, Ti, Al i Co durant la preparació per garantir la seva resistència a la calor i resistència a la fatiga superiors.

Segons el tipus d'enfortiment de l'aliatge, els aliatges d'alta temperatura es poden dividir en aliatges d'alta temperatura reforçats amb solució sòlida i aliatges reforçats per precipitació de l'edat.

(1) Tipus de solució sòlida reforçada

L'anomenat tipus de reforç de solució sòlida és afegir alguns elements d'aliatge a aliatges d'alta temperatura a base de ferro, níquel o cobalt per formar una estructura d'austenita monofàsica. Els àtoms de solut distorsionen la xarxa de la matriu de la solució sòlida, la qual cosa augmenta la resistència al lliscament de la solució sòlida i la reforça. Alguns àtoms de solut poden reduir l'energia de falla d'apilament del sistema d'aliatge, augmentar la tendència a la descomposició de la dislocació, dificultar el lliscament creuat i enfortir l'aliatge per aconseguir el propòsit d'enfortir aliatges d'alta temperatura.

(2) Envelliment de les precipitacions

L'anomenat enfortiment de la precipitació de l'edat és un procés de tractament tèrmic en què la peça de treball d'aliatge se sotmet a un tractament de solució sòlida, deformació plàstica en fred i es col·loca a una temperatura més alta o temperatura ambient per mantenir les seves propietats. Per exemple: l'aliatge GH4169 té una força de fluència màxima de 1000MPa a 650 graus, i la temperatura de l'aliatge per fer fulles pot arribar als 950 graus.

Dividit per mètodes de formació de materials: aliatges de fosa d'alta temperatura (inclosos aliatges de fosa normals, aliatges de cristall simple, aliatges direccionals, etc.), aliatges deformats d'alta temperatura i aliatges d'alta temperatura de metal·lúrgia en pols (incloent-hi la pulvimetal·lúrgia ordinària i la dispersió d'òxids). aliatges reforçats d'alta temperatura).

(1) Colada d'aliatge d'alta temperatura

Els materials d'aliatge que utilitzen mètodes de fosa per preparar directament peces s'anomenen aliatges de fosa d'alta temperatura. Segons la composició de la matriu d'aliatge, es pot dividir en tres tipus: superaliatge de fosa a base de ferro, superaliatge de fosa a base de níquel i superaliatge de fosa a base de diamant. Segons el mètode de cristal·lització, es pot dividir en quatre tipus: superaliatge de fosa policristalina, superaliatge de fosa de solidificació direccional, superaliatge de fosa eutèctica direccional i superaliatge de fosa d'un sol cristall.

(2) Aliatge d'alta temperatura deformat

Encara és el material més utilitzat en motors aeroespacials i s'utilitza àmpliament a casa i a l'estranger. La producció anual del meu país de superaliatges deformats és aproximadament 1/8 de la dels Estats Units [2]. Prenent com a exemple l'aliatge GH4169, és la varietat principal amb més aplicacions a casa i a l'estranger. Al meu país, els perns, els compressors i les rodes i les cassoles d'oli dels motors turboeix s'utilitzen principalment com a peces principals. A mesura que altres productes d'aliatge es tornen cada cop més madurs, la deformació es produeix a altes temperatures. L'ús d'aliatges pot disminuir gradualment, però es mantindrà dominant en les properes dècades.

(3) Nou aliatge d'alta temperatura

Inclou aliatges d'alta temperatura en pols, compostos intermetàl·lics de titani-alumini, aliatges d'alta temperatura reforçats amb dispersió d'òxids, aliatges d'alta temperatura resistents a la corrosió, metal·lúrgia en pols i nanomaterials i altres segments de productes.

①S'ha millorat el grau d'aliatge de la tercera generació de superaliatges en pols, cosa que li permet tenir en compte els avantatges de les dues primeres generacions i aconseguir una major resistència i menor dany. El procés de producció de superaliatges en pols és cada cop més madur. En el futur, es pot desenvolupar a partir dels aspectes següents: preparació de pols, procés de tractament tèrmic, tecnologia de simulació per ordinador, disc de pols de doble rendiment;

② Els compostos intermetàl·lics de titani-alumini s'han desenvolupat fins a la quarta generació i s'estan expandint gradualment en les dues direccions de microelement multielement i microelement de gran element. La Universitat d'Hamburg a Alemanya, la Universitat de Kyoto al Japó i el Centre GKSS d'Alemanya han dut a terme una àmplia investigació sobre titani. Els compostos intermetàl·lics d'alumini s'utilitzen ara en camps de construcció naval, biomèdica i articles esportius;

③ Els superaliatges reforçats amb dispersió d'òxid formen part dels superaliatges en pols. Hi ha prop de 20 tipus en producció i desenvolupament. Tenen una alta resistència a les altes temperatures i uns coeficients d'estrès baixos i s'utilitzen àmpliament en components resistents a la calor i antioxidació de turbines de gas, motors aeroespacials avançats, etc. Reactor petroquímic, etc.;

④ Els aliatges d'alta temperatura resistents a la corrosió s'utilitzen principalment per substituir materials refractaris i acers resistents a la calor en els camps de la construcció i l'aeroespacial.

Placa d'aliatge de memòria NiTi

Filferro de nitinol mèdic