Yüksek sıcaklık alaşımı hangi malzemedir? Yüksek sıcaklık alaşımlı malzemeler esas olarak neler içerir?
Yüksek sıcaklık alaşımları, yüksek sıcaklık, şiddetli mekanik stres ve oksidasyon ve korozyon ortamlarında kullanılan bir alaşım türüdür. Bilim ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte, yüksek sıcaklık alaşımları kademeli olarak nispeten tam altı parça oluşturdu.
1. Deforme olmuş yüksek sıcaklık alaşımı
Deforme edilmiş yüksek sıcaklık alaşımı, sıcak ve soğuk deformasyonla işlenebilen, -253 ~ 1320 derece çalışma sıcaklığı aralığına sahip, iyi mekanik özelliklere, kapsamlı mukavemet ve tokluk göstergelerine sahip ve yüksek Anti-oksidasyon ve korozyon önleyici özellikler. Isıl işlem prosesine göre katı çözeltiyle güçlendirilmiş alaşım ve yaşla güçlendirilmiş alaşıma ayrılabilir.
1. Katı çözeltiyle güçlendirilmiş alaşım
Çalışma sıcaklığı aralığı 900~1300 derecedir ve maksimum anti-oksidasyon sıcaklığı 1320 dereceye ulaşır. Örneğin, GH128 alaşımı oda sıcaklığında 850MPa'lık bir çekme mukavemetine ve 350MPa'lık bir akma mukavemetine sahiptir; 140MPa'lık bir gerilme mukavemeti ve 1000 derecede %85'lik bir uzama; 200 saatlik dayanıklı bir ömre ve 1000 derecede ve 30MPa gerilimde %40 uzamaya sahiptir. Katı çözelti alaşımları genellikle havacılık ve uzay motorlarının yanma odalarını, gövdelerini ve diğer bileşenlerin yapımında kullanılır.
2. Yaşlanmayla güçlendirilmiş alaşım
Çalışma sıcaklığı -253~950 derecedir ve genellikle havacılık ve uzay motorları için türbin diskleri ve kanatları gibi yapısal parçaların yapımında kullanılır. Türbin disklerini yapmak için kullanılan alaşımın çalışma sıcaklığı -253~700 derecedir ve yüksek ve düşük sıcaklık dayanımının ve yorulma direncinin iyi olması gerekir. Örneğin: GH4169 alaşımı 650 derecede 1000MPa maksimum akma dayanımına sahiptir; Bıçak yapımı için alaşım sıcaklığı 950 dereceye ulaşabilir. Örneğin: GH220 alaşımı, 950 derecede 490MPa çekme mukavemetine ve 940 derecede ve 200MPa'da 40 saatten fazla dayanıklı ömre sahiptir.
Deforme edilmiş süper alaşımlar esas olarak havacılık, havacılık, nükleer enerji ve petrol sivil endüstrileri için yapısal dövme ürünler, kekler, halkalar, çubuklar, levhalar, borular, şeritler ve teller sağlar.
2. Yüksek sıcaklık alaşımlarının dökümü
Dökme yüksek sıcaklık alaşımları, yalnızca döküm yöntemleriyle oluşturulabilen veya oluşturulabilen bir tür yüksek sıcaklık alaşımını ifade eder. Başlıca özellikleri şunlardır:
1. Daha geniş bir kompozisyon aralığına sahiptir. Deformasyon işleme performansını dikkate almaya gerek olmadığından alaşımın tasarımı performansını optimize etmeye odaklanabilir. Örneğin nikel bazlı yüksek sıcaklık alaşımları için bileşim, ' içeriği %60 veya daha yüksek olacak şekilde ayarlanabilir, böylece alaşım, alaşımın erime noktasının %85'ine kadar olan sıcaklıklarda bile mükemmel özelliklerini koruyabilir. .
2. Daha geniş uygulama alanına sahiptir. Döküm yönteminin özel avantajları nedeniyle, neredeyse net şekle sahip veya kenar boşluğu olmayan yüksek sıcaklık alaşımlı dökümler, parçaların kullanım ihtiyaçlarına göre her türlü karmaşık yapı ve şekilde tasarlanıp üretilebilmektedir.
Döküm alaşımlarının servis sıcaklığına göre aşağıdaki üç kategoriye ayrılabilirler:
Kategori 1: -253~650 derecede kullanılan eş eksenli kristal döküm yüksek sıcaklık alaşımları. Bu tür alaşımlar geniş bir sıcaklık aralığında, özellikle de hem mukavemetin hem de plastisitenin bozulmadan korunduğu düşük sıcaklıklarda iyi kapsamlı özelliklere sahiptir. Örneğin havacılık ve uzay motorlarında büyük miktarlarda kullanılan K4169 alaşımı, 650 derecede 1000MPa çekme mukavemetine, 850MPa akma mukavemetine ve %15 çekme plastisitesine sahiptir; 650 derecede 620MPa stres altında dayanıklılık ömrü 200 saattir. Havacılık motorlarındaki difüzör muhafazalarının ve havacılık motorlarındaki çeşitli pompaların karmaşık yapısal parçalarının yapımında kullanılmıştır.
Kategori 2: 650 ila 950 derecede kullanılan eş eksenli kristal döküm yüksek sıcaklık alaşımları. Bu alaşım türü yüksek mekanik özelliklere ve yüksek sıcaklıklarda sıcak korozyon direncine sahiptir. Örneğin, K419 alaşımı 700 MPa'dan daha büyük bir çekme mukavemetine ve 950 derecede %6'dan daha büyük bir çekme plastisitesine sahiptir; 950 derecede, 200 saat için nihai dayanım sınırı 230 MPa'dan yüksektir. Bu tür alaşım, uçak motoru türbin kanatları, kılavuz kanatları ve entegre döküm türbinleri olarak kullanıma uygundur.
Kategori III: 950-1100 derecede kullanılan, yönsel olarak katılaştırılmış sütunlu kristal ve tek kristalli yüksek sıcaklık alaşımları. Bu tip alaşım, bu sıcaklık aralığında mükemmel kapsamlı özelliklere ve anti-oksidasyon ve anti-sıcak korozyon özelliklerine sahiptir. Örneğin DD402 tek kristal alaşımı, 1100 derece ve 130MPa gerilim altında 100 saatten fazla dayanıklılık ömrüne sahiptir. Bu, Çin'de kullanılan en sıcak türbin kanadı malzemesidir ve yeni yüksek performanslı motorlar için birinci aşama türbin kanatlarının yapımına uygundur.
Hassas döküm teknolojisinin sürekli gelişmesiyle birlikte yeni özel süreçler de sürekli olarak ortaya çıkmaktadır. İnce taneli döküm teknolojisi, yönlü katılaştırma teknolojisi ve karmaşık ince duvarlı yapısal parçalar için CA teknolojisi, yüksek sıcaklık alaşımlarının döküm seviyesini büyük ölçüde geliştirdi ve uygulama kapsamları artmaya devam etti.
3. Toz metalurjisi yüksek sıcaklık alaşımları
Yüksek sıcaklık alaşımlı toz ürünler, atomize yüksek sıcaklık alaşım tozu, sıcak izostatik presleme veya sıcak izostatik presleme ve ardından dövme kullanılarak üretilir. Toz metalurjisi prosesi kullanıldığında, küçük toz parçacıkları ve hızlı soğutma hızı nedeniyle bileşim homojendir, makro ayrışma olmaz, taneler küçüktür, sıcak işleme performansı iyidir, metal kullanım oranı yüksektir ve maliyeti düşüktür. alaşımın özellikle akma dayanımı ve yorulma özellikleri iyileştirilir. Büyük gelişme.
FGH95 toz metalurji süper alaşımı, 650 derecede 1500MPa çekme mukavemetine ve 1034MPa gerilim altında 50 saatten fazla dayanıklı ömre sahiptir. Şu anda 650 derece çalışma koşullarında en yüksek mukavemete sahip plaka toz metalurjisi süper alaşımıdır. Toz metalurjisi yüksek sıcaklık alaşımları, daha yüksek gerilim seviyelerine sahip motorların gereksinimlerini karşılayabilir ve yüksek itme-ağırlık oranlarına sahip motorlardaki türbin diskleri, kompresör diskleri ve türbin saptırma plakaları gibi yüksek sıcaklık bileşenleri için tercih edilen malzemelerdir.
4. Oksit dispersiyon güçlendirme (ODS) alaşımı
Benzersiz bir mekanik alaşımlama (MA) işlemi kullanılarak oluşturulan özel bir yüksek sıcaklık alaşımıdır. Yüksek sıcaklıklarda ultra kararlı oksit dispersiyon güçlendirme fazlarına sahip ultra ince (50 nm'den az) oksit dispersiyon güçlendirme fazları, alaşım matrisinde eşit şekilde dağılır. Alaşım mukavemeti, alaşımın kendisinin erime noktasına yakın koşullar altında hala muhafaza edilebilir ve mükemmel yüksek sıcaklıkta sürünme özelliklerine, üstün yüksek sıcaklıkta oksidasyon direncine, karbon ve kükürt korozyon direncine sahiptir.
Şu anda ticari olarak üretilen üç ana ODS alaşımı türü vardır:
MA956 alaşımı, oksitleyici bir atmosferde 1350 dereceye kadar sıcaklıklarda kullanılabilmekte olup, oksidasyona, karbon ve kükürt korozyonuna karşı direnç açısından yüksek sıcaklık alaşımları arasında ilk sıralarda yer almaktadır. Uçak motorlarının yanma odasını kaplamak için kullanılabilir.
MA754 alaşımı, oksitleyici bir atmosferde 1250 dereceye kadar sıcaklıklarda kullanılabilir ve çok yüksek yüksek sıcaklık dayanımını ve orta alkali cam korozyonuna karşı direnci korur. Artık uçak motoru kılavuz dişli halkaları ve kılavuz bıçaklarının yapımında kullanılıyor.
MA6000 alaşımı 1100 derecede 222MPa çekme mukavemetine ve 192MPa akma mukavemetine sahiptir; 1100 derecede 1000-saatlik dayanıklılık mukavemeti 127MPa olup, yüksek sıcaklık alaşımları arasında ilk sırada yer alır ve havacılık ve uzay motor kanatlarında kullanılabilir.
5. Metallerarası bileşik yüksek sıcaklık malzemeleri
Metallerarası yüksek sıcaklık malzemeleri, yakın zamanda araştırılan ve geliştirilen, önemli uygulama olanaklarına sahip, ışığa özgü yüksek sıcaklık malzemelerinin bir türüdür. On yıldan fazla bir süredir, özellikle Ti-Al, Ni-Al ve Fe-Al serisi malzemelerin hazırlama ve işleme teknolojisi, sertleştirilmesi ve güçlendirilmesi konularında intermetalik bileşikler, alaşım tasarımı, proses geliştirme ve uygulama araştırmaları üzerine temel araştırmalar olgunlaşmıştır. , mekanik özellikler ve uygulama araştırmaları dikkate değer başarılar elde etti.
Ti3Al bazlı alaşım (TAC-1), TiAl bazlı alaşım (TAC-2) ve Ti2AlNb bazlı alaşım, düşük yoğunluğa (3,8~5,8g/cm3), yüksek sıcaklığa ve yüksek dayanıma, yüksek çelikliğe sahiptir. ve mükemmel oksidasyon direnci ve sürünme direnci. Avantajları: Yapısal parçaların ağırlığını %35 ila 50 oranında azaltabilir. Ni3Al bazlı alaşım MX-246 iyi bir korozyon direncine, aşınma direncine ve kavitasyon direncine sahiptir ve mükemmel uygulama olanakları sunar. Fe3Al bazlı alaşım iyi oksidasyon ve korozyon direncine, orta sıcaklıklarda (600 derecenin altında) yüksek dayanıma ve düşük maliyete sahiptir. Kısmen paslanmaz çeliğin yerini alabilecek yeni bir malzemedir.
