先進高溫合金都存在哪些戰略應用?(鎳基高溫合金)

博主:adminadmin 2022-10-25 07:35:01 條評論
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很多人不知道先進高溫合金都存在哪些戰略應用?的知識,小編對鎳基高溫合金進行分享,希望能對你有所幫助!

本文導讀目錄:

先進高溫合金都存在哪些戰略應用?(鎳基高溫合金)

1、先進高溫合金都存在哪些戰略應用?

2、鎳基高溫合金

3、高溫合金合金鋼鑄件

先進高溫合金都存在哪些戰略應用?

  航空發動機被稱為“工業之花”,是航空工業中技術含量最高、難度最大的部件之一。

  作為飛機動力裝置的航空發動機,特別重要的是金屬結構材料要具備輕質、高強、高韌、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等性能,這幾乎是結構材料中最高的性能要求。

  在現代先進的航空發動機中,高溫合金材料用量占發動機總量的40%-60%。

  在航空發動機上,高溫合金主要用于燃燒室、導向葉片、渦輪葉片和渦輪盤四大熱段零部件;此外,還用于機匣、環件、加力燃燒室和尾噴口等部件[2]。

  燃燒室內產生的燃氣溫度在15002000℃之間。

  因為其余的空間有壓縮空氣流動,所以燃燒筒合金材料的承受溫度一般在800900℃以上,局部達1100℃。

  因此,燃燒筒要求材料要具有高溫抗氧化和抗燃氣腐蝕性能,良好的冷熱疲勞性能。

  導向葉片是渦輪發動機上受熱沖擊最大的零件之一。

  通常由于應力引起的扭曲、溫度劇烈變化引起的裂紋以及過燃引起的燒傷,會使導向葉片在工作中經常出現故障。

  根據導向葉片工作條件,要求材料具有如下性能:足夠的持久強度及良好的熱疲勞性能;有較高的抗氧化和抗腐蝕的能力。

  渦輪盤在工作中受熱不均,盤的輪緣部位比中心部位承受較高的溫度,產生很大的熱應力。

  榫齒部位承受最大的離心力,所受的應力更為復雜。

  為此對渦輪盤材料要求有:合金應具有高的屈服強度和蠕變強度;良好的冷熱和抗機械疲勞性能;線膨脹系數要小,無缺口敏感性,較高的低周疲勞性能。

  隨著材料研制技術和加工工藝的發展,鑄造高溫合金逐漸成為渦輪葉片的候選材料。

  美國從20世紀50年代后期開始嘗試使用鑄造高溫合金渦輪葉片,前蘇聯在60年代中期應用了鑄造渦輪葉片,英國于70年代初采用了鑄造渦輪葉片。

  而航空發動機不斷追求高推重比,促使國內外自70年代以來開始研制新型高溫合金,先后研制了定向凝固高溫合金、單晶高溫合金等具有優異高溫性能的新材料。

  其中單晶高溫合金材料成為目前主流的渦輪盤材料。

  隨著以殲10B、殲15、殲16為代表的多款三代半戰斗機陸續進入列裝,WS-10發動機需求持續增長;隨著國產大型運輸機運-20的列裝,大涵道比發動機也將進入量產,這將直接驅動航空發動機用高溫合金的快速發展。

  為了提升高溫合金材料技術,工信部在發布的《國家增彩制造產業發展推進計劃(2015-2016年)中明確要求突破高溫合金等材料技術。

  為了滿足我國航空發展對高溫合金材料的要求,我們要在過去工作的基礎上,繼續進行高水平、高質量的高溫合金材料的發展和研制工作,穩定現有體系產品的性能和質量,研究和探索工作溫度超過1100℃以上的后繼新高溫材料,完善我國的高溫合金體系。

  壓水堆蒸汽發生器的傳熱管早期用18-8型不銹鋼。

  但是因為奧氏體不銹鋼對應力腐蝕敏感,后被耐熱、耐蝕合金Inconel600所代替。

  此后發展了Inconel690和Incoloy800合金。

  關于這三種合金的抗腐蝕性能的優劣,目前看法尚不統一,所以都在應用,法國偏重與Inconel690合金,德國多采用Incoloy800合金作傳熱管。

  我國泰山核電站的蒸發器傳熱管采用的是Incoloy800合金,大亞灣核電站用的是Inconel690合金。

  堆芯冷卻管道是用定位格架和上下管座按設定的排列方式組裝成燃料堆件或元件盒的。

  定位格架材料早起采用奧氏不銹鋼,目前主要采用鎳基高溫合金。

  由于在海上長期工作,因此螺栓材料要經受由海鹽成分加速的熱腐蝕。

  另外由于螺栓還承受很大的拉應力,所以應力腐蝕是螺栓失效的重要因素。

  因此結構鋼和合金鋼螺栓多數不能直接長期用于艦船動力裝置。

  而應選用抗海洋氣氛腐蝕性能好、抗高溫腐蝕性能好、抗松弛性能好的高溫合金制作艦船動力裝置用螺栓。

  可選的螺栓用高溫合金有:GH132(A286)、GH145(Inconelx750)、GH751(Inconel751)、GH169、GH33A、GH80A(Nimonic80A)、GH90(Nimonic90)、MP35N、GH159(MP159)、R26、GH105(Nimonic105)、GH242等[6]。

  [1]師昌緒,仲增墉.我國高溫合金的發展與創新.金屬學報,2010,46(11):1281-1288。

  [3]梁春華,李曉欣等.先進材料在戰斗機發動機上的應用與研究趨勢.航空材料學報,2012,32(6):32-36。

  [5]姜勇,李中權,張國偉等.精密鑄造高溫合金的應用與需求[J].礦冶工程,2014,34(3):116-123。

  [7]杜劍維,湯建華,李南.國外艦船動力裝置技術發展現狀及趨勢[J].艦船科學技術,2010,32(8):13-19。

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鎳基高溫合金

  高溫合金又叫耐熱合金,熱強合金或超合金,它可在600-1100度的氧化和燃氣腐蝕條件下,承受復雜應力,能長期可靠工作。

  應用范圍:航天,能源,交通運輸,化學工業。

  高溫合金按基體可以分為:鎳基,鐵基,鈷基。

  高溫合金按強化方法分為:固溶強化,沉淀硬化,彌散強化。

  朝展代表高溫合金棒,高溫合金圓鋼產品有GH2132,GH3030,X-750,GH600,IN718。

  NAS660鋼帶鋼板GH2132熱軋圓鋼。

  主要特性:GH3030是一種鐵基固溶強化型高溫合金,鐵基高溫合金的基體金屬是鐵(含鐵量約50%左右),含鉻量約10%-23%,含鎳量大約只有7%一40%。

  而鎳基高溫合金的基體金屬是鎳,鎳含量一般都大于50%由于鎳含量的提高,故鎳基高溫合金比鐵基高溫合金的熱強性高,工作溫度已達到1050℃左右;朝展GH3030產品主要使用范圍:800℃以下環境中。

  GH600是鎳-鉻-鐵基固溶強化合金,具有良好的耐高溫腐蝕和抗氧化性能、優良的冷熱加工和焊接性能,GH600在700℃以下具有滿意的熱強性和高的塑性。

  朝展GH600合金可以通過冷加工得到強化,也可以用電阻焊、溶焊或釬焊連接,適宜制作在1100℃以下承受低載荷的抗氧化零件。

高溫合金合金鋼鑄件

  不銹鋼精密鑄造件黃銅精密鑄件不銹鋼精密砂鑄機器設備零配件精密鑄造飾品碳鋼精密鑄造件紡織機鎖具五金配件電子五金配件金屬吊牌掛件擺件漁具齒輪配件電動工具五金建筑上用五金家具餐具五金配件鈷鉻合金飾品吊墜耳環滴膠飾品加工皮帶扣勾扣不銹鋼戒指手鏈手鐲黃銅飾品工藝品擺件金屬工藝品禮品金屬裝飾品五金小禮品。


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