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高溫合金的耐熱腐蝕特性

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瀏覽:- 發(fā)布日期:2020-05-28 11:37:27【

高溫合金具有高的熱強(qiáng)度和高的熱穩(wěn)定性,是航空發(fā)動機(jī)制造中不可缺少的重要材料,一臺新型渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)高溫合金材料用量占發(fā)動機(jī)重量的50%以上。目前,航空發(fā)動機(jī)朝著大推力、低油耗、高推重比和長壽命的方向發(fā)展,主要通過提高壓氣機(jī)的增壓比和渦輪前進(jìn)口溫度以及在設(shè)計方面采取相應(yīng)的措施實現(xiàn),世界上先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)渦輪前進(jìn)口溫度已達(dá)到1300℃以上,壓氣機(jī)出口溫度已超過800℃,因此在這樣高的工作溫度下,材料耐熱性非常重要,否則不能適應(yīng)現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)發(fā)展的需求。從上世紀(jì)60年代以來高溫合金的工作溫度平均每年提高10℃,但還滿足不了發(fā)動機(jī)渦輪前進(jìn)口溫度不斷提高的需求。

高溫合金成分比較復(fù)雜,原冶金部頒發(fā)標(biāo)準(zhǔn)采用漢語拼音“GH”字樣來表示。高溫合金按基體元素分為鐵基、鎳基、鈷基等;按合金的高溫性能分為熱強(qiáng)變形高溫合金、熱穩(wěn)定變形高溫合金。高溫合金緊固件主要采用熱強(qiáng)變形高溫合金制作,這類合金的特點是熱強(qiáng)度高,可用于高溫工作條件下承受大載荷及復(fù)雜應(yīng)力的零件,但冷變形很困難,必須采取熱成形工藝。近年來從國外引進(jìn)耐熱性更好的高溫合金有A286、Inconel718、WasplloyRene41、Mp159、Nimonic80等。熱強(qiáng)變形高溫合金的室溫強(qiáng)度也非常好,一般情況下抗拉強(qiáng)度都超過1000MPa,其中Mp159合金抗拉強(qiáng)度最高,可達(dá)到1795MPa。

除熱強(qiáng)變形高溫合金外,航空緊固件還采用熱穩(wěn)定變形高溫合金材料制作,這類材料具有以下特點:抗氧化、抗腐蝕、抗沖刷能力很強(qiáng),強(qiáng)度雖不高(σ0.2 = 300400MPa),但塑性很好(δ=45%60%),可進(jìn)行深沖壓和冷鐓,常用于制造航空發(fā)動機(jī)受力不大而工作溫度很高的零件與之相配套的緊固件,如燃燒室火焰筒、加力燃燒室及與相配套的螺栓、鉚釘、鎖片、銷軸等。具體合金牌號有GH1140GH3030、GH3039等。

幾種熱強(qiáng)變形高溫合金主要成分,見表3-1。

            3-1  幾種熱強(qiáng)變形高溫合金主要成分

材料牌號

學(xué)

中國

美國

C

Cr

Ni

Co

Mo

Ti

Fe

Al

Nb

GH2132

A-286

0.08

13.5-16

24-27

 

1.0-

1.5

1.90-

2.35

 

 

GH4169

Inconnel718

0.08

17-21

50-55

1.0

2.8-

3.3

0.75-

1.15

 

0.3

-0.7

4.75-

5.5

GH141

Rene41

0.06-

0.12

18-20

10-12

9.0-

10.5

3.00-

3.5

 

1.4-

1.8

 

GH738

Waspaloy

0.03-

0.1

18-21

12-15

3.5-

5.0

2.75-

6.25

 

1.2-

1.6

 

 

GH159

Mp159

0.04

18-20

34-38

6.0-

8.0

2.50-

3.25

8.0-

10

0.1-

0.3

0.25-

0.75


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