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中文名:鑄造高溫合金管
性質:高溫合金材料
特點:合金化程度高
鑄造高溫合金
以鑄造方法直接制備零部件的高溫合金材料。根據(jù)合金基體成分,可以分為鐵基鑄造高溫合金、鎳基鑄造高溫合金和鉆基鑄造高溫合金3種類型。按結晶方式,又可以分為多晶鑄造高溫合金、定向凝固鑄造高溫合金、定向共晶鑄造高溫合金和單晶鑄造高溫合金等4種類型。鑄造高溫合金的大部分屬于多晶鑄造高溫合金。
特點 鑄造高溫合金具有如下特點:
(1)合金化程度高。γ’ 強化相(見高溫合金材料的金屬問化合物相)形成元素鋁、鈦、鈮、鉭等高達16%,還加入一定量固溶強化元素鎢、鉬。
(2)鉻含量較低,大部分都在10%以下。
(3)晶界強化元素硼含量都在O.01%以上。
(4)碳含量大都超過o.1%,鈷基鑄造高溫合金的碳含量有些高達1%。(5)有些鑄造高溫合金中加入1%~2%鉿,改善中溫塑性,并提高抗蠕變強度
高溫合金管發(fā)展
從20世紀30年代后期起,英、德、美等國就開始研究高溫合金。二戰(zhàn)期間,為了滿足新型航空發(fā)動機的需要,高溫合金的研究和使用進入了蓬勃發(fā)展時期。40年代初,英國首先在 80Ni-20Cr合金中加入少量鋁和鈦,形成γ┡相以進行強化,研制成種具有較高的高溫強度的鎳基合金。同一時期,美國為了適應活塞式航空發(fā)動機用渦輪增壓器發(fā)展的需要,開始用 Vitallium鈷基合金制作葉片。此外,美國還研制出 Inconel鎳基合金,用以制作噴氣發(fā)動機的燃燒室。以后,冶金學家為進一步提高合金的高溫強度,在鎳基合金中加入鎢、鉬、鈷等元素,增加鋁、鈦含量,研制出一系列牌號的合金,如英國的 “Nimonic”,美國的“Mar-M”和“IN”等;在鈷基合金中,加入鎳、鎢等元素,發(fā)展出多種高溫合金,如 X-45、HA-188、FSX-414等。由于鈷資源缺乏,鈷基高溫合金發(fā)展受到限制。40年代,鐵基高溫合金也得到了發(fā)展,50年代出現(xiàn) A-286和Incoloy901等牌號,但因高溫穩(wěn)定性較差,從60年代以來發(fā)展較慢。蘇聯(lián)于1950年前后開始生產(chǎn)“ЭИ”牌號的鎳基高溫合金,后來生產(chǎn)“ЭП”系列變形高溫合金和“ЖС”系列鑄造高溫合金。中國從1956年開始試制高溫合金,逐漸形成“GH”系列的變形高溫合金和“K”系列的鑄造高溫合金。70年代美國還采用新的生產(chǎn)工藝制造出定向結晶葉片和粉末冶金渦 ,研制出單晶葉片等高溫合金部件,以適應航空發(fā)動機渦輪進口溫度不斷提高的需要。
高溫合金管按基體元素主要可分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金。
鐵基高溫合金是一種在600~800攝氏度高溫下有一定強度和抗氧化、抗燃氣腐蝕的材料。主要以鐵為基體、含一定量鉻和鎳的奧氏體合金。
發(fā)展過程
鐵基高溫合金是從奧氏體不銹鋼發(fā)展起來的。40年代,發(fā)現(xiàn)18-8型不銹鋼中加入鉬、鈮、鈦等元素可提高這種鋼在500~700℃條件下的持久強度,從而制成以美國牌號 16-25-6(Fe-25Ni-16Cr-6Mo)為代表的加工硬化型奧氏體耐熱鋼。為了適應航空工業(yè)對耐高溫材料的需要,發(fā)展出一系列沉淀強化型Fe-Ni-Cr系、Fe-Ni-Co-Cr系高溫合金,如A286、Incoloy 901等。第二次世界大戰(zhàn)期間,德、日等國迫于戰(zhàn)爭需要和鎳資源缺乏,發(fā)展出Fe-Cr-Mn系、Fe-Ni-Cr-Mn系高溫合金。這樣就逐步形成鐵基高溫合金系列。50年代,美國為節(jié)約鎳資源還研制出無鎳的AF-71(Fe-Cr-Mn系)合金,用于制造燃氣輪機部件。中國結合本國資源條件,于50年代末開始研制鐵基合金,發(fā)展出一系列Fe-Ni-Cr系固溶強化型、沉淀強化型的高溫合金,如GH140、GH130、GH135、K13、K14等。
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