很多人不知道天風證券：高溫合金，在熔爐中而生的知識，小編對230高溫合金進行分享，希望能對你有所幫助！

本文導讀目錄：

1、天風證券：高溫合金，在熔爐中而生

2、230高溫合金

3、DD402鎳基沉淀硬化型單晶高溫合金

天風證券：高溫合金，在熔爐中而生

　　為了追求更高的能量轉化效率，熱機動力領域需要的工作溫度越來越高，高溫合金因此孕育而生。

　　鐵基高溫合金使用溫度較低(600850℃)，一般用于發動機中工作溫度較低的部位，如渦輪盤、機匣和軸等零件。

　　航空發動機中的渦輪葉片、導向器葉片及渦輪盤，是整個發動機中性能最高的部件，代表著高溫合金的最高工藝和最高要求。

　　軍機換代多點支撐航發需求，維護需求是主力。

　　傳統鋼鐵在300攝氏度以上會軟化，無法適應高溫環境。

　　為了追求更高的能量轉化效率，熱機動力領域需要的工作溫度越來越高。

　　高溫合金因此孕育而生，在600攝氏度以上的高溫環境中還可以穩定工作，并不斷進步。

　　熱力學第二定律指出所有熱機的熱效率均有一個上限值。

　　熱效率的上限和熱機輸入熱的溫度(熱源溫度)及熱機的環境溫度(冷源溫度)有關。

　　我們可以用卡諾循環來表示理想的熱機循環熱效率。

　　由此可以看出，熱機的輸入熱源溫度越高，熱機工作效率越高。

　　因此，動力領域對工作溫度要求的提升將帶動相關材料的升級換代。

　　隨著航空發動的發展，高溫合金的制備工藝也經歷了變形高溫合金-鑄造高溫合金-定向凝固柱晶合金-單晶高溫合金的升級，工作溫度也不斷提高。

　　由表1可見，隨著蒸汽溫度的不斷提高，機組效率不斷增大，供電耗煤不斷降低。

　　現在國內鍋爐過熱器或再熱器管材用高溫合金主要為GH2984、Inconel。

　　隨著對機組效率需求的提升，為提高蒸汽溫度，高溫合金在煤電領域的需求量將逐漸提高。

　　動力領域對效率的追求不斷刺激高溫合金的進步，同時高溫合金也向其他需要高溫環境的領域不斷擴散。

　　石油化學工業的揮發油的水蒸氣改質爐，其操作的工作溫度超過950C;乙烯分解爐要在超過1050C的條件下進行作業。

　　這些反應爐設備需使用Incoloy800等高溫合金。

　　高溫合金按合金的主要元素分為鐵基高溫合金、鎳基。

　　鎳基高溫合金占比最高80%，鐵基高溫合金占14.3%，鈷基高溫合金占5.7%。

　　鐵基高溫合金使用溫度較低(600850℃)，一般用于發動機中工作溫度較低的部位，如渦輪盤、機匣和軸等零件。

　　但鐵基高溫合金中溫力學性能良好，與同類鎳基合金相當或更優，加之價格便宜，熱加工變形容易，所以鐵基合金至今仍作為渦輪盤和渦輪葉片等材料在中溫領域廣泛使用。

　　鎳基高溫合金一般在600℃以上承受一定應力的條件下工作，它不但有良好的高溫抗氧化和抗腐蝕能力，而且有較高的高溫強度、蠕變強度和持久強度，以及良好的抗疲勞性能。

　　主要用于航天航空領域高溫條件下工作的結構部件，如航空發動機的工作葉片、渦輪盤、燃燒室等。

　　鎳基變形高溫合金在發動機中主要用于渦輪盤和渦輪葉片，溫度范圍一般在650C-1000C。

　　鎳基鑄造高溫合金在發動機中主要用于渦輪導向葉片，工作溫度可達1100C以上，也可用于渦輪葉片，其所承溫度低于相應導向葉片50-100C。

　　隨著耐熱合金工作溫度越來越高，合金中的強化元素也越來越多，成分也越復雜，導致一些合金只能在鑄態上使用，不能夠熱加工變形。

　　并且合金元素的增多使鎳基合金凝固后成分偏析也嚴重，造成組織和性能的不均勻。

　　采用定向凝固工藝消除所有晶界的高溫合金稱為單晶高溫合金。

　　晶界是金屬內部各種畸變,缺陷和雜質聚集的地帶，晶界在常溫下強度高于晶體內部，但高溫時易產生滑移。

　　當高溫下晶界強度下降高于晶體內部時，金屬強度會下降。

　　因此，采用定向凝固技術消除晶界，得到的單晶高溫合金性能極好。

　　2.3.鈷基高溫合金：抗腐蝕等特殊領域前景廣闊。

　　但其抗熱腐蝕能力比鎳好;鈷基高溫合金的高溫強度、抗熱腐蝕性能、熱疲勞性能和抗蠕變性能也比鎳基高溫合金更強，適用于制造燃氣輪機導向葉片、噴嘴等。

　　2001年以后，通用電氣在鈷基高溫合金方面的研究主要集中在將鈷基合金作為制備燃氣渦輪機的基材材料，并在合金表面制備涂層如熱障涂層以提高耐侵蝕性能。

　　由于材料方面的限制，鈷元素在地球上儲量較少，價格較為昂貴。

　　目前鈷基研究的熱度有所下降，很多科研研究也停留在數字建模試驗等理論階段。

　　左右;第二代渦扇發動機出現在20世紀60年代，以英國的斯貝MK202和美國的TF30發動機為代表，推重比在5左右;第三代渦扇發動機出現在。

　　90年代，以美國的F119和歐洲的EJ200發動機為代表，推重比在10以上;第五代渦扇發動機出現在21世紀初，以美國的F135。

　　代航空發動機的研發，預計推重比將達到16-18。

　　高推重比需要更高的噴口溫度，需要工作溫度更高的材料支撐。

　　在世界高溫合金的發展歷程中，發動機葉片和盤件材料分別經歷了變形、鑄造、定向、單晶四個階段。

　　適應溫度從600C逐步提升至1100以上。

　　最新發動機的兩片一盤的制備，取用的都是最先進的高溫合金材料。

　　渦輪葉片和導向葉片的結構性材料以單晶高溫合金和定向金高溫合金為主。

　　由于葉片橫截面都很薄，而橫截面尺寸越小，蠕變斷裂強度就越低，但是定向晶消除了易于形成裂紋的橫向晶界，因此持久性能、冷熱疲勞性能能及薄壁性能大幅提升，而單晶由于消除了一切晶界，性能改善更加明顯，蠕變斷裂強度降低幅度最小，因此是目前最能滿足葉片工作要求的材料。

　　我國渦輪葉片用高溫合金從變形合金逐漸升級到單晶合金。

　　20世紀50年代，第一代發動機的推重比為3-4，燃氣溫度為800-1050C，渦輪葉片材料選用使用溫度較低的變形鎳基高溫合金，其承溫能力在700-900C;20世紀70年代前后，第二代推重比5-6的發動機選用使用溫度較同一成分變形高溫合金高30C左右的鎳基鑄造高溫合金，其使用溫度達950C左右;到20世紀80年代，消除了橫向晶界的定向凝固高溫合金得到了廣泛應用，其使用溫度較同一成分等軸晶鑄造合金高20-30C，第四代發動機的葉片承溫能力達980C左右;20世紀90年代至21世紀初，第五代發動機采用了消除了一切晶界的鎳基單晶高溫合金，由于其使用溫度又比定向凝固柱晶合金有進一步大幅度提高，最高溫度可達1050-1100C，因而得到了廣泛應用。

　　近年來，由于定向凝固工藝的發展，導向葉片也逐漸使用定向合金制作。

　　低成本，高性能的DZ404定向凝固合金及低成本、低密度、高熔點的JG4006定向凝固合計均在一些新機中作導向器葉片，取得良好效果。

　　DZ640M是鈷基定向合金，目前在FWS10發動機上作高壓導向片。

　　3.2.渦輪盤用高溫合金:粉末高溫合金成首選。

　　在航空工業的發展需求牽引下，中國高溫合金先后研制出了變形、鑄造、等軸晶、定向凝固柱晶和單晶合金體系。

　　上述高溫合金的相繼問世，不斷地推動航空工業向前發展。

　　架、三代戰機1861架、四代機已產320架，在產2137架。

　　美軍已經逐漸實現了二代戰機向三代/四代戰機的轉移。

　　新型的先進航空發動機中，高溫合金用量占發動機總重量的40%，主要用于燃燒室、導向器、渦輪葉片和渦輪盤四大熱端部件，此外還用于機匣、環件、加力燃燒室和尾噴口等部件。

　　根據美國安全研究中心發布的報告，美軍四代戰機F-15、F-16的制造成本分別為6500萬和4000萬美金。

　　美軍第五代戰機F-22、F-35A、F-35C的制造成本分別為2.5億、1億、1.3億美金。

　　美國擁有戰斗機超過5000臺，形成對等戰力我國戰斗機屬量應高于2000架，假設穩態情況下，單發四代機和雙發五代機各一半，裝載發動機3000臺。

　　按機組:飛機比例為1.1：1測算，擁有機組2200組。

　　年訓練小時數150小時，則國內機組全年訓練小時數33萬小時，除以發動機兩片一盤500小時使用壽命，年需要更換飛機660臺，對應發動機990臺，年市場空間可達43.3億美元。

　　玻璃、熱處理等領域的裂解爐爐管和轉化爐爐管、連續退火線(連續鍍鋅線)爐輥和輻射管、玻璃輸送輥和耐高溫耐磨鑄件，產品體系再度完善。

　　高溫合金行業屬于國家戰略新興產業，對航空航天、重大裝備制造等相關產業具有戰略意義。

　　國家產業政策對高溫合金行業的發展起到了積極的引導。

230高溫合金

　　坡莫合金1J85440C不銹鋼鐵鎳合金1J50膨脹合金KOVAR鎂合金AZ31BAZ91D因瓦合金INVAR36鈹銅,鉻銅,磷銅鎳鐵合金FENI42耐蝕合金MONEL400耐熱不銹鋼精密合金4J294J36incoloy合金825inconel合金718625哈氏合金C276膨脹合金軟磁合金1J791J117合金鋼彈性合金3J21ELGILOY鎳鉻合金CR20NI80軟磁合金1J85。

DD402鎳基沉淀硬化型單晶高溫合金

　　概述：DD402是鎳基沉淀硬化型單晶高溫合金，為第一代單晶合金。

　　與國外第一代單晶合金PWA1480合金相比，該合金含鉭量少，因此價格較便宜。

　　合金的成分簡單、密度較低，具有高的蠕變強度和抗疲勞性能，良好的單晶鑄造性能、較寬的固溶處理溫度范圍，并具有良好的組織穩定性、環境性能和涂層性能。

　　適合于制作1050℃以下工作的渦輪工作葉片及其他高溫部件。

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