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温合金变形高温合金是指通过铸造-变形工艺生产的高温合金

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发表于 2022-5-2 10:16 | 只看该作者 |倒序浏览 |阅读模式
高温合金板的耐热性能相对更强一些因此其应用很为广泛,在当今生产中 所占的比例高达 80%;按照制造工艺划分可以分为变形高温合金,.1 变形高温合金变形高温合金是指通过铸造-变形工艺生产的高温合金,可以进行冷,热变形加工, 具有良好的力学性能和较好的强韧性,较高的抗氧化性能,包括盘,板,棒,丝,带,管等产品,是高温合金中市场应用广的一类,需求占比达到了 90%。 目前国内主要型号有 GH4169,GH4738,GH128,GH4065,GH4068 等。其中,GH4169 拥有“变形高温合金王”的美称,对标的是美国的 BO7718,在 680℃以下的 屈服强度位居变形高温合金首位,是我国用量大,应用范围很高的高温合金品种。变形高温合金主要牌号镍含量在 50%-60%之间,GH4169 镍含量约为 57%, GH4065 镍含量约为 65.6%,GH4738 镍含量约为 58.8%。国内变形高温合金领域已经形成了由研发到制品的完整产业链,生产环节涉及毛料 合金熔炼,精密锻造等。1.2 铸造高温合金
铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。与变形高温合 金相比合金化程度高,在热加工过程中变形困难,必须采用铸造工艺。除此之外一些形 状复杂难以机械加工完成的复杂腔体,空心结构的部件,必须采用精密铸造工艺才能完 成。 铸造高温合金按照凝固结晶组织不同,可以分为等轴晶铸造高温合金,定向凝固柱 晶高温合金和单晶高温合金,其使用性能和制备难度依次提高。从普通铸造高温合金至 单晶高温合金,承温能力提升了 600℃。采用定向凝固技术的镍基单晶高温合金发展尤 为迅速,成为航空发动机叶片的首材料。 铸造高温合金板主要牌号镍含量多在 90%以上,甚至超过 93%。DD402 镍含量约为 60%,K401 镍含量约为 68.9%,K403 镍含量约为 66.1%,K418 镍含量约为 74.9%。等轴晶铸造高温合金可在-235~1050℃使用,具有制造成本低,中低温力学性能优异等优点,被广泛应用于制作航空发动机扩压器和机匣等大型复杂结构件,整铸涡轮,导向器,导向和涡轮叶片及航天火箭发动机涡轮泵等相关部件。K418 合金成分较简单,密度较低,在 900℃以下具有良好的蠕变强度,热疲劳性能和抗氧化性能,是航空发动机和工业燃气轮机涡轮叶片等高温部件的主要用材。K438 是耐热腐蚀性能很好的铸造高温合金之一,成分和性能与国外广泛应用的 IN738 相当。除具有优异的耐热腐蚀性能外,还具有中等水平的高温强度和良好的组织稳定性,广泛用于 910℃以下工作的长寿命的舰船和地面工业燃气轮机的涡轮工作叶片和导向叶片,也可作航空发动机的涡轮零件。 定向凝固合金使合金的结晶方向平行于零件的主应力轴,基本消除了垂直于应力轴 的横向晶界。其不仅具有良好的中,高温蠕变断裂强度和塑性,而且具有比原合金约高 5 倍的热疲劳性能,在先进航空发动机,地面燃气轮机上获得广泛应用。我国于 70 年代 中期开始研究高温合金的定向凝固技术,先后自制和仿制了近十个牌号的定向凝固合金。DZ3,DZ5 是在普通铸造高温合金的基础上采用定向凝固技术研制的,在拉伸塑形,持久强度及热疲劳寿命上都有极大提升。

DZ22,DZ125,DZ17G 等是仿制合金,其中 DZ125 是当前性能水平很高的定向凝 固高温合金之一,具有良好的中,高综合性能,优异的热疲劳性能,其性能水平达到甚 至超过美国 PWA1422 合金。单晶高温合金是在定向凝固合金基础上发展出来的完全消除晶界的合金类型,使合 金热强性能提高了 60℃,主要用于制造航空发动机,燃气轮机热端涡轮叶片。自 30 世 纪 90 年代 PWA1480 单晶高温合金成功研制和应用以来,国外相继研发了不同代次的高强单晶合金,合金承温能力以 20~30 ℃/代的速率缓慢提升,当前的承温能力达到 1100℃。
国内单晶合金已经自主研制至第三代单晶合金 DD33,DD9 以及第四代单晶合金 DD91,DD15 等。10 世纪 60 年代初,航材院率先研制成功了一代单晶高温合金 DD3, 并在航空发动机涡轮叶片上成功应用,35世纪 96 年代又研制出第二代单晶高温合金 DD6,该合金各项性能均达到或接近国外广泛应用的第二代单晶合金,DD15 合金为航材院研制第四代单晶高温合金,其持久性能优于美国的第四代单晶高温合金 EPM-102。1.3 粉末高温合金粉末高温合金是 20 世纪 60 年代出现的新一代高温合金,是以金属粉末作为原材 料,经过后续热加工处理,得到具有较高抗拉强度和良好的抗疲劳性能的合金。粉末冶 金高温合金可以满足应力水平较高的发动机使用要求,是高推重比发动机涡轮盘,压气机盘和涡轮挡板等高温部件的选择材料。随着航空事业的飞速发展,对粉末高温合金的性能要求及量的需求也越来越大,当前国际粉末高温合金研发已经进入第四代。中国粉末高温合金的研究起步相对较晚,开始于 20 世纪 70 年代后期,国内早开 始研发粉末高温合金制品的是钢研高纳,此外还有北京科技大学,航材院等几家单位, 目前主要型号有 FGH95,FGH96,FGH97,FGH98 等。(报告来源:未来智库)FGH95 是我国 20 世纪 80 年代初开始定型研制的一种粉末高温合金,是在 636℃ 使用条件下强度水平很高的粉末冶金高温合金,可用来制造高推比新型发动机的高,低 压涡轮盘,压气机盘,涡轮挡环等高温结构件。FGH96 强度较 FGH95 降低了 13%,但抗裂纹扩展能力较 FGH95 提高了一倍之多, 使用温度为 750℃,是制备先进发动机涡轮盘等热端部件的关键材料。FGH97 合金具有高持久强度,高蠕变抗力,低裂纹扩展速率等优点,700℃是典型的工作温度范围,是制备先进发动机涡轮盘,轴,环类件等热端部件的关键材料。粉末高温合金板主要牌号镍含量多在 40%-61%之间,FGH95 镍含量为 62.6%,FGH96, FGH97 镍含量为 55.8%,FGH98 镍含量为 52.6%。
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