高溫合金的材料概述
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高溫合金出廠狀態、相關參數和注意事項
高溫材料概述
一、航空發動機對高溫材料的使用要求航空發動機對高溫材料的使用要求航空發動機對高溫材料的使用要求航空發動機對高溫材料的使用要求在渦輪噴氣發動機內部,溫度、壓力分布是變化的。壓氣機部件工作溫度較低,稱為發動機的冷端,多用高溫鈦合金制造;渦輪部件所受溫度高,與燃燒室、噴口組成發動機的熱端,用高溫合金制造。渦輪噴氣發動機的結構和沿軸線的壓力與溫度分布渦輪噴氣發動機的結構和沿軸線的壓力與溫度分布渦輪噴氣發動機的結構和沿軸線的壓力與溫度分布渦輪噴氣發動機的結構和沿軸線的壓力與溫度分布航空發動機部件的工作環境對材料提出了苛刻的使用要求。首先是高溫。航空噴氣發動機從壓氣機到尾噴管,各零部件在一定溫度下工作,有些零件要在800℃以上的條件下長期工作。其次是高應力。一些高溫部件,由于震動、氣流的沖刷,特別是旋轉造成的離心作用,將承受較大的應力。如渦輪葉片的應力可達300~409Mpa。再次是氧化和腐蝕等化學作用高溫合金丸招標。燃氣中存在大量的氧、水氣,并存在SO2、H2S等腐蝕性氣體,都對高溫零件起氧化和腐蝕作用。而且,隨著航空燃氣渦輪發動機的發展,推重比的增加高溫耐熱鋼,發動機部件的工作環境日益苛刻。以渦輪進口溫度為例,現役機種為1600K左右,在研機種達到1850~1950K,預研機種將高達2250~2350K。發展更高推重比的燃氣渦輪發動機,首要任務是研制使用性能優異的高溫材料航空發動機對高溫材料的基本要求主要是:1.較高的熱穩定性,即高溫下的抗腐蝕(主要是抗氧化)能力;2.高的熱強度;3.良好的工藝性能。
二、金屬材料的金屬材料的金屬材料的金屬材料的熱強度及其指標熱強度及其指標熱強度及其指標熱強度及其指標1.蠕變強度金屬材料在一定溫度和應力作用下,會逐漸地產生塑性變形,這種現象稱為蠕變。溫度越高、應力越大、時間越長,蠕變就越嚴重高溫合金葉片。蠕變強度,是指在一定溫度下,使金屬引起一定變形速度的應力。如290MPaσ7000.2/100=表示在700℃,經過100小時,使金屬發生0.2%變形量的應力為290Mpa。蠕變強度反映了金屬在高溫和應力作用下,抵抗緩慢塑性變形的能力。2.持久強度持久強度,是指金屬在一定溫度下,一定時間內發生斷裂時的應力。如340MPaσ=表示在800℃,經過100小時,使金屬發生斷裂的應力為340Mpa。持久強度反映了金屬在高溫和應力下抵抗斷裂的能力。
三、提高合金耐熱性的途徑提高合金耐熱性的途徑提高合金耐熱性的途徑提高合金耐熱性的途徑1.用熔點較高的金屬作為高溫合金的基體因為熔點高的金屬,原子之間結合力大,高溫下不容易發生塑性變形,所以抗蠕變能力強。熔點較高的金屬有鎳、鈷、鐵、鈦、鈮、鉬、鎢等。鈦的化學活性大,容易吸收氣體而污染,僅用于制造發動機的冷端部件高硬度耐磨鋼板。鈮、鉬、鎢在高溫下氧化太快。鎢的比重很大。因此耐熱合金主要是以鐵、鈷、鎳為基的合金高溫合金之父。目前,鐵基合金很少使用,鈷基合金基本絕跡,絕大多數高溫合金是鎳基合金。2.對基體金屬進行合金化通過合金化可以強化基體,如通過固溶強化或沉淀強化等。合金化可提高再結晶溫度,提高蠕變強度。
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