Что такое высокотемпературные сплавы?

Высокотемпературный сплав-это любой сплав, который может постоянно функционировать в течение длительного периода времени в среде с высокими температурами и стрессом. Он также известен как Superalloy и обладает высокой легированной силой. Он широко используется в высокотемпературных тяжелых условиях, включая ядерную, нефтехимическую, газовую турбину, аэрокосмическую и автомобильную промышленность.

Развитие современных газовых турбин и авиационных двигателей в значительной степени способствовало появлению высокотемпературных сплавов, которые позволяют им работать при более высоких температурах, повышать эффективность сжигания и использовать меньше энергии.

Типичные свойства:

- Более высокая температурная сила

- Хорошая окисление и коррозионная стойкость

- Хорошая производительность усталости

- Хорошая стойкость перелома

Металлографическая структура-это крошечная сеть зерен и края между ними в высокотемпературных сплавах. Он оказывает большое влияние на механические свойства сплава, например, насколько хорошо он сопротивляется высокой температуре и ползучести. Различные типы высокотемпературных сплавов (на основе никеля, на основе железа, на кобальте) имеют различные микроструктуры из-за их различных композиций.

 Фаза:Структура кубической (FCC), ориентированная на лицо, в качестве основной нагрузочной фазы сплава, ответственной за общую прочность

 Фаза:Упорядоченная фокусная кубическая структура, укрепление фазы, повышение высокой прочности температуры

 "Фаза:Неупорядоченная лицевая кубическая структура, как фаза укрепления в некоторых сплавах на основе никеля, таких как Inconel 718

 Карбид:Высокотемпературная стабильная фаза, которая может препятствовать скольжению и дрейфу по границе зерна, улучшить производительность ползучести и улучшить стабильность границы зерна

1. Высокотемпературные сплавы на основе никеля

Во всей области высокотемпературных сплавов сплавы на основе никеля занимают особенно значительную позицию. Это наиболее часто используется из трех высокотемпературных сплавов, используемых в производстве реактивных двигателей для самолетов и более горячих компонентов нескольких промышленных газовых турбин.

Его основным компонентом является никель (NI), который обычно составляет более 50%. Чтобы улучшить его устойчивость к высоким температурам, окислению, коррозии и ползучести, он также содержит кобальт (CO), хром (Cr), молибден (MO), алюминий (Al), титан (Ti), вольфрам (W), Rhenium (re) и другие элементы.

Основная производительность

- максимальная рабочая температура: до 1100 градусов

-Отличная высокотемпературная прочность и сопротивление ползучести, подходящие для долгосрочного высокотемпературного обслуживания

- Хорошая устойчивость к окислению и коррозионная устойчивость

- Некоторые сплавы на основе никеля могут быть сварены и легко обработать

Общие оценки

- Inconel 718 (UNS N07718): высокотемпературная сопротивление и сопротивление ползучести

- Hastelloy X (UNS N06002): коррозионная стойкость, подходящая для камер сгорания

- Waspaloy (UNS N07001): отличная высокая температурная сила

- Rene 41 (UNS N07041): высокая прочность, но трудно обработать

- Nimonic 80a (UNS N07080): лезвия газовых турбин

Типичные приложения

- лезвия турбин самолетов, камеры сгорания, сопла

- Компоненты горячих конечных газовых турбин, такие как камеры сгорания и направляющие лопатки

- Компоненты реактора ядерной промышленности

- нефтехимическая высокотемпературная коррозионная среда

2. Высокотемпературный сплав на основе железа на основе железа

Теплостойкость из сплавной сплавы является еще одним названием для высокотемпературного сплава на основе железа, который в основном состоит из железа (Fe) (обычно более 50%) с соблюдением следов легирующих элементов, таких как Ni и Cr. В зависимости от его нормализующихся критериев, термостойкая сплавная сталь может быть классифицирована как мартенсит, аустенит, жемчуг, феррит и т. Д.

Основная производительность

- Использование температуры: 750 ~ 900 градусов

- Хорошая устойчивость к окислению, подходящая для высокотемпературных средств

- Low creep resistance and endurance strength, not suitable for extremely high temperature environments (>900 градусов)

Общие оценки

Hastelloy D -205: применение высокотемпературного приложения с коррозией

Типичное применение

- Компоненты газовой турбины (компоненты с более низкой рабочей температурой)

- Аэрокосмические незначительные компоненты

- Выхлопная система и высокотемпературные клапаны в автомобильной промышленности

3. на основе кобальта

Кобальт является основой на основе кобальта, которые имеют примерно 60% кобальта. Чтобы повысить теплостойкость суперсплавов, компоненты, такие как CR и NI, должны быть добавлены одновременно.

Основные свойства

- Превосходная устойчивость к окислению и термическая коррозионная стойкость, подходящие для экстремальных средств

- Хорошая высокотемпературная сила, до 1000 градусов

- отличная износостойкость; некоторые используются для устойчивых к износостойкому покрытию

Общие оценки

- Хейнс 188 (UNS R30188): сильная устойчивость к окислению

-MAR-M 509: Подходит для высокотемпературных лопастей газовых турбин

Типичные приложения

- Компоненты горячих конечных газовых турбин, такие как камеры сгорания

- лезвия турбин самолетов

- Высокотемпературное оборудование атомной промышленности

- Устойчивые к износу компоненты, такие как клапаны и подшипники

 Superalloy на основе никеля: самое распространенное, лучшее выступление

 Суперплава на основе железа: низкая стоимость, слегка плохая теплостойкость

 На основе кобальта суперсплавы: выдающиеся антиоксидионные и антикоррозионные возможности

1. Твердый раствор усилил высокотемпературные сплавы

Чтобы создать твердые кластеры раствора и поднять содержимое элемента сплошного раствора в матрице сплава с высоким уровнем температуры, элементы твердого раствора в сплаве растворяются в матрицу.

 Преимущества:Улучшить прочность, твердость, выносливость и износостойкость высокотемпературных сплавов

 Недостатки:Легко произвести явления, такие как снижение осадков и хрупкая матрица, которая влияет на устойчивость к усталости и прочность высокотемпературных сплавов

 Приложение:Подходит для краткосрочных среде воздействия высокотемпературных воздействий, таких как оболочки газовых турбин.

2. Укрепление осадков с сплавами с высокими температурами

Это относится к добавлению определенного количества элементов осадков в сплав с высоким уровнем температуры с образованием микроскопической фазы с элементами в матрице, тем самым увеличивая устойчивость изгиба и сдвига высокотемпературного сплава.

 Преимущества:

- Улучшение устойчивости к окислению и коррозионной стойкости высокотемпературных сплавов

- Улучшение пластичности, прочности и прочности при высоких температурах

 Недостатки:Легко сформировать поверхностные трещины, ослабление и другие проблемы, сокращая качество и срок службы высокотемпературных сплавов

 Приложение:Подходит для долгосрочных высокотемпературных запасных частей, таких как лезвия турбин самолетов

3. Устращенные старения высокотемпературные сплавы

Благодаря термической обработке фаза укрепления осаждается для улучшения твердости и термостойкости

 Преимущества: Регулируемая твердость и производительность

 Приложение: Подходит для долгосрочного обслуживания при высоких температурах

4. Высокотемпературные сплавы с усиленными дисперсиями

Цель состоит в том, чтобы увеличить силу и твердость сплава, добавив рассеянные твердые частицы. Чтобы увеличить прочность и твердость основного металла, эти твердые частицы, которые могут быть оксидами, карбидами и т. Д.

 Преимущества: Хорошая устойчивость к усталости и высокая температурная сила

 Приложение: Suitable for extremely high-temperature environments (>1200 градусов)

1. Деформированное суперсплавой

Это относится к высокотемпературным сплавам, которые можно обрабатывать горячие и холодные путем ковки, проката, экструзии и других процессов.

 Функции: Хорошая пластичность, высокая прочность, подходящая для сложных конструкций

 Рабочая температура: -253 ~ 1320 градусов

 Приложение: Турбинный диск самолета, корпус

2. бросить суперсплаву

Материал сплава, который непосредственно готовит детали с помощью метода литья, называется отличным сплавом.

Согласно матрице, ее можно разделить на высокотемпературный сплав на основе железа, высокотемпературный сплав на основе никеля и сплав на основе кобальта, отличный сплав на основе кобальта

Согласно методу кристаллизации, его можно разделить на высокотемпературный сплав поликристаллического литья, высокотемпературный сплав с высоким тематическим сплавом направленного эвтектического литья и монокристаллический сплав с высоким содержанием температуры

 Функции: Подходит для высокотемпературных и сложных стрессовых сред, односталлический сплав не имеет границ зерна и хорошей производительности ползучести

 Приложение: лезвия турбины самолета самолетов

3. Power Superalloy

Это высокотемпературный сплав, изготовленный путем порошковой металлургии.

Согласно методу укрепления сплава, он разделен на тип укрепления дисперсии и тип укрепления осадков.

 Функции: Единая структура, без сегрегации, чрезвычайно высокая прочность на температуре

 Приложение: Диск аэрокосмического двигателя

4. ODS Superalloy

→ OSD: укрепление дисперсии оксидной дисперсии

Укрепление дисперсии оксида суперсплавов относится к новому методу укрепления, который добавляет определенное количество термодинамически устойчивых оксидов в суперплавление, чтобы рассеять их в матрице и образовать фазу дисперсии оксида, которая нерастворима в матрице, тем самым укрепляя сплав. Обычно его готовит механическим легированием.

 Функции: Сильная сопротивление на ползучести выше 1200 градусов

 Приложение: Аэрокосмический двигатель

Аэрокосмическая промышленность: самолетные двигатели, турбинные лезвия, камеры сгорания

Газовые турбины: высокотемпературные компоненты газовых турбин для электростанций

Ядерная промышленность: структуры ядерного реактора

Автомобильная промышленность: высокопроизводительные детали двигателя

Нефтехимическая промышленность: коррозионное оборудование