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焊管輪擋

發布時間:2022-08-02 20:37:34

A. 鎳基合金的解釋

高溫合金主要牌號:

固溶強化型鐵基合金:

GH1015、GH1035、GH1040、GH1131、GH1140

時效硬化性鐵基合金:

GH2018、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132、GH2135、GH2136、GH2302、GH2696

固溶強化型鎳基合金:

GH3030、GH3039、GH3044、GH3028、GH3128、GH3536、GH605,GH600

時效硬化型鎳基合金:

GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169、GH4145、GH4090

國外的高溫合金叫包含inconel系列 incoloy系列 Hastelloy系列

成分和性能

鎳基合金是高溫合金中應用最廣、高溫強度最高的一類合金。其主要原因,一是鎳基合金中可以溶解較多合金元素,且能保持較好的組織穩定性;二是可以形成共格有序的 A3B型金屬間化合物γ'[Ni3(Al,Ti)]相作為強化相,使合金得到有效的強化,獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強度;三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗yang化和抗燃氣腐蝕能力。鎳基合金含有十多種元素,其中Cr主要起抗yang化和抗腐蝕作用,其他元素主要起強化作用。根據它們的強化作用方式可分為:固溶強化元素,如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等;沉澱強化元素,如鋁、鈦、鈮和鉭;晶界強化元素,如硼、鋯、鎂和稀土元素等。

B. 航空發動機高溫合金

高溫合金知識
高溫合金是在高溫嚴酷的機械應力和氧化、腐蝕環境下應用的一類合金。隨著科技事業的發展,高溫合金逐漸形成六個較為完整的部分。
一、變形高溫合金
變形高溫合金是指可以進行熱、冷變形加工,工作溫度范圍-253~1320℃,具有良好的力學性能和綜合的強、韌性指標,具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能的一類合金。按其熱處理工藝可分為固溶強化型合金和時效強化型合金。
1、固溶強化型合金
使用溫度范圍為900~1300℃,最高抗氧化溫度達1320℃。例如GH128合金,室溫拉伸強度為850MPa、屈服強度為350MPa;1000℃拉伸強度為140MPa、延伸率為85%,1000℃、30MPa應力的持久壽命為200小時、延伸率40%。固溶合金一般用於製作航空、航天發動機燃燒室、機匣等部件。
2、時效強化型合金
使用溫度為-253~950℃,一般用於製作航空、航天發動機的渦輪盤與葉片等結構件。製作渦輪盤的合金工作溫度為-253~700℃,要求具有良好的高低溫強度和抗疲勞性能。 例如:GH4169合金,在650℃的最高屈服強度達1000MPa;製作葉片的合金溫度可達950℃,例如:GH220合金,950℃的拉伸強度為490MPa,940℃、200MPa的持久壽命大於40小時。
變形高溫合金主要為航天、航空、核能、石油民用工業提供結構鍛件、餅材、環件、棒材、板材、管材、帶材和絲材。
二、鑄造高溫合金
鑄造高溫合金是指可以或只能用鑄造方法成型零件的一類高溫合金。其主要特點是:
1. 具有更寬的成分范圍 由於可不必兼顧其變形加工性能,合金的設計可以集中考慮優化其使用性能。如對於鎳基高溫合金,可通過調整成分使γ』含量達60%或更高,從而在高達合金熔點85%的溫度下,合金仍能保持優良性能。
2. 具有更廣闊的應用領域 由於鑄造方法具有的特殊優點,可根據零件的使用需要,設計、製造出近終形或無餘量的具有任意復雜結構和形狀的高溫合金鑄件。
根據鑄造合金的使用溫度,可以分為以下三類:
第一類:在-253~650℃使用的等軸晶鑄造高溫合金 這類合金在很大的范圍溫度內具有良好的綜合性能,特別是在低溫下能保持強度和塑性均不下降。如在航空、航天發動機上用量較大的K4169合金,其650℃拉伸強度為1000MPa、屈服強度850MPa、拉伸塑性15%;650℃,620MPa應力下的持久壽命為200小時。已用於製作航空發動機中的擴壓器機匣及航天發動機中各種泵用復雜結構件等。
第二類:在650~950 ℃使用的等軸晶鑄造高溫合金 這類合金在高溫下有較高的力學性能及抗熱腐蝕性能。例如K419合金,950℃時,拉伸強度大於700MPa、拉伸塑性大於6%;950℃,200小時的持久強度極限大於230MPa。這類合金適於用做航空發動機渦輪葉片、導向葉片及整鑄渦輪。
第三類: 在950~1100℃ 使用的定向凝固柱晶和單晶高溫合金 這類合金在此溫度范圍內具有優良的綜合性能和抗氧化、抗熱腐蝕性能。例如DD402單晶合金,1100℃、130MPa的應力下持久壽命大於100小時。這是國內使用溫度最高的渦輪葉片材料,適用於製作新型高性能發動機的一級渦輪葉片。
隨著精密鑄造工藝技術的不斷提高,新的特殊工藝也不斷出現。細晶鑄造技術、定向凝固技術、復雜薄壁結構件的CA技術等都使鑄造高溫合金水平大大提高,應用范圍不斷提高。
三、粉末冶金高溫合金
採用霧化高溫合金粉末,經熱等靜壓成型或熱等靜壓後再經鍛造成型的生產工藝製造出高溫合金粉末的產品。採用粉末冶金工藝,由於粉末顆粒細小,冷卻速度快,從而成分均勻,無宏觀偏析,而且晶粒細小,熱加工性能好,金屬利用率高,成本低,尤其是合金的屈服強度和疲勞性能有較大的提高。
FGH95粉末冶金高溫合金,650℃拉伸強度1500MPa;1034MPa應力下持久壽命大於50小時,是當前在650℃工作條件下強度水平最高的一種盤件粉末冶金高溫合金。粉末冶金高溫合金可以滿足應力水平較高的發動機的使用要求,是高推重比發動機渦輪盤、壓氣機盤和渦輪擋板等高溫部件的選擇材料。
四、氧化物彌散強化(ODS)合金
是採用獨特的機械合金化(MA)工藝,超細的(小於50nm)在高溫下具有超穩定的氧化物彌散強化相均勻地分散於合金基體中,而形成的一種特殊的高溫合金。其合金強度在接近合金本身熔點的條件下仍可維持,具有優良的高溫蠕變性能、優越的高溫抗氧化性能、抗碳、硫腐蝕性能。
目前已實現商業化生產的主要有三種ODS合金:
MA956合金 在氧化氣氛下使用溫度可達1350℃,居高溫合金抗氧化、抗碳、硫腐蝕之首位。可用於航空發動機燃燒室內襯。
MA754合金 在氧化氣氛下使用溫度可達1250℃並保持相當高的高溫強度、耐中鹼玻璃腐蝕。現已用於製作航空發動機導向器蓖齒環和導向葉片。
MA6000合金 在1100℃拉伸強度為222MPa、屈服強度為192MPa;1100℃,1000小時持久強度為127MPa,居高溫合金之首位,可用於航空發動機葉片。
五、金屬間化合物高溫材料
金屬間化合物高溫材料是近期研究開發的一類有重要應用前景的、輕比重高溫材料。十幾年來,對金屬間化合物的基礎性研究、合金設計、工藝流程的開發以及應用研究已經成熟,尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制備加工技術、韌化和強化、力學性能以及應用研究方面取得了令人矚目的成就。
Ti3Al基合金(TAC-1),TiAl基合金(TAC-2)以及Ti2AlNb基合金具有低密度(3.8~5.8g/cm3)、高溫高強度、高鋼度以及優異的抗氧化、抗蠕變等優點,可以使結構件減重35~50%。 Ni3Al基合金,MX-246具有很好的耐腐蝕、耐磨損和耐氣蝕性能,展示出極好的應用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蝕性能,在中溫(小於600℃)有較高強度,成本低,是一種可以部分取代不銹鋼的新材料。
六、環境高溫合金
在民用工業的很多領域,服役的構件材料都處於高溫的腐蝕環境中。為滿足市場需要,根據材料的使用環境,歸類出系列高溫合金。
1、 高溫合金母合金系列
2、 抗腐蝕高溫合金板、棒、絲、帶、管及鍛件
3、 高強度、耐腐蝕高溫合金棒材、彈簧絲、焊絲、板、帶材、鍛件
4、 耐玻璃腐蝕系列產品
5、 環境耐蝕、硬表面耐磨高溫合金系列
6、 特種精密鑄造零件(葉片、增壓渦輪、渦輪轉子、導向器、儀表接頭)
7、 玻棉生產用離心器、高溫軸及輔件 8、 鋼坯加熱爐用鈷基合金耐熱墊塊和滑軌
9、 閥門座圈
10、 鑄造「U」形電阻帶
11、 離心鑄管系列
12、 納米材料系列產品
13、 輕比重高溫結構材料
14、 功能材料(膨脹合金、高溫高彈性合金、恆彈性合金系列)
15、 生物醫學材料系列產品
16、 電子工程用靶材系列產品
17、 動力裝置噴嘴系列產品
18、 司太立合金耐磨片
19、 超高溫抗氧化腐蝕爐輥、輻射管。

C. 螺旋焊管的檢驗工藝

原材料檢驗——校平檢驗——對接焊檢驗——成型檢驗——內焊檢驗——外焊檢驗——切管檢驗——超聲波檢驗——坡口檢驗——外形尺寸檢驗——X射線檢驗——水壓試驗——最終檢驗
為保證產品質量,我們制定了完善的質量計劃,現場工作程序及檢驗、試驗計劃。 本項目的防腐要求與國內其它項目相比有較大不同,其主要區別在於:
·內防腐材料國內一般採用水泥砂漿,本項目採用無毒環氧塗料(厚度0.4mm)。
·外防腐塗層電火花試驗電壓國內一般為3000伏,最高不超過5000伏,本項目為10千伏。針對以上要求,我們著重抓好以下二方面的工作:
·嚴格打砂工作程序以保證除銹質量,並在1小時內完成內外底漆的噴塗,這是保證防腐質量的根本。
·在制定防腐工藝時我們特別要求玻璃絲布首先浸透環氧煤瀝青塗劑,半機械滾纏,並對玻璃絲布由人工用滾筒推平的方法操作,以保證外塗層的均勻細密。
·內外防腐的管子,放在露天堆場達4個月檢驗,內塗層沒有黃色麻點等不良現象,外防腐層電火花試驗仍可達10千伏的要求。 下面,我把螺旋焊管與直縫焊管技術特性做一個簡單的比較:
·材料的冶金性能
直縫埋弧焊管是用鋼板生產的,而螺旋焊管是用熱軋卷板生產的。熱軋帶鋼機組軋制工藝具有一系列的優點,具有獲得生產優質管線鋼的冶金工藝能力。例如,在輸出台架上裝有水冷卻系統以加速冷卻,這就允許使用低合金成分來達到特殊的強度等級和低溫韌性,從而改進鋼材的可焊性。但這一系統在鋼板生產廠基本沒有。卷板的合金含量(碳當量)往往低於相似等級的鋼板,這也提高了螺旋焊管的可焊性。
更需要說明的是,由於螺旋焊管的卷板軋制方向不是垂直鋼管軸線方向(其夾解取決於鋼管的螺旋角),而直縫鋼管的鋼板軋制方向垂直於鋼管軸線方向,因而,螺旋焊管材料的抗裂性能優於直縫鋼管。
·焊接工藝
從焊接工藝而言,螺旋焊管與直縫鋼管的焊接方法一致,但直縫焊管不可避免地會有很多的丁字焊縫,因此存在焊接缺陷的機率也大大提高,而且丁字焊縫處的焊接殘余應力較大,焊縫金屬往往處於三向應力狀態,增加了產生裂紋的可能性。
而且,根據埋弧焊的工藝規定,每條焊縫均應有引弧處和熄弧處,但每根直縫焊管在焊接環縫時,無法達到該條件,由此在熄弧處可能有較多的焊接缺陷。
·強度特點
管子在承受內壓時,通常在管壁上產生兩種主要應力,即徑向應力δY和軸向應力δX。焊縫處合成應力δ=δY(l/4sin2α+cos2α)1/2,其中,α為螺旋焊管焊縫的螺旋角。
螺旋焊管焊縫的螺旋角一般為50-75度,因此螺旋焊縫處合成應力是直縫焊管主應力的60-85%。在相同工作壓力下,同一管徑的螺旋焊管比直縫焊管壁厚可減小。
根據以上特點可知:
A?螺旋焊管發生爆破時,由於焊縫所受正應力與合成應力比較小,爆破口一般不會起源於螺旋焊縫處,其安全性比直縫焊管高。
B.當螺旋焊縫附近存在與之相平行的缺陷時,由於螺旋焊縫受力較小,故其擴展的危險性不如直焊縫大。
C.由於徑向應力是存在於鋼管上的最大應力,所以焊縫處於垂直應力這一方向時承受最大載荷。即直縫承受的載荷最大,環向焊縫承受的載荷最小,螺旋縫介於二者之間。
·靜壓爆破強度
經有關對比試驗,驗證了螺旋焊管與直縫焊管的屈服壓力與爆破壓力實測值和理論值基本吻合,偏差接近。但無論是屈服壓力還是爆破壓力,螺旋焊管均低於直縫焊管。爆破試驗還顯示出螺旋焊管爆破口的環向變形率明顯大於直縫焊管。由此證實,螺旋焊管的塑性變形能力優於直縫焊管,爆破口一般只局限於一個螺距內,這是螺旋焊縫對裂口的擴展起了有力的約束作用所致。
·韌性和疲勞強度
管道發展的趨勢是大口徑、高強度。隨著鋼管直徑的加大、所用鋼級的提高,產生韌性斷裂尖穩擴展的趨勢越大。根據美國有關研究機構的試驗表明,螺旋焊管與直縫焊管雖然同為一個級別,但螺旋焊管具有較高的沖擊韌性。
輸送管線由於輸量的變化,在實際操作過程中,鋼管是承受隨機交變載荷的作用。了解鋼管的低循環疲勞強度,對判斷管線的使用壽命具有重要的意義。
按測定結果,螺旋焊管的疲勞強度與無縫管和電阻焊管相同,試驗的數據與無縫管和電阻管分布在同一區內,而比一般的埋弧直縫焊管要高。
·現場可焊性
現場的可焊性主要是由鋼管的材質和埠配合尺寸公差決定的。
考慮到鋼管安裝施工的要求,鋼管加工生產的連續性的和外形幾何尺寸的一致性尤為重要。
螺旋焊管的生產是基本上在同一工況條件下穩定的連續流程:而直縫焊管製作工序是分段的,包括整板/壓頭/預卷/點焊/焊接/精整/組對等多道工序過程。這是螺旋焊管生產區別於直縫焊管生產的重要特徵。
穩定的生產工況非常便於焊接質量的控制和幾何尺寸的保證。由於螺旋焊管管型規整、焊縫均勻分布,相對於直縫焊管,螺旋鋼管有非常好的管口橢圓度和端面垂直度,保證了現場鋼管焊接組對時的組對精度。
·對輸送介質流動特性的影響
輸送管線中的壓降和管子的長度、流體粘滯系數、流體速度、流體阻力系數都成正比,而和管子的內徑成反比。而流體阻力系數既與雷諾數有關,又與管子內壁表面的粗糙度有關。經測定,管子內壁表面的粗糙度所起的影響要比局部隆起的面積(如螺旋形的焊縫或縱長的焊縫、甚至包括內環形焊縫)所起的影響大十倍。
·生產與管理
螺旋焊縫鋼管的生產能體現出優質高效的優勢。一台螺旋焊管機組的生產量相當於5-8台直縫焊管設備,如何使多台卷管設備生產線都能夠達到同一製作標准,即按統一的生產工藝規范和質量保證體系生產以滿足焊接質量要求與管道製造等級將是一項繁重的工作。
多頭生產勢比增加工程管理與質量監督的工程量。多台直縫卷管機組及相應的焊接設備,其操作人員的操作技能、質量意識、分布的點和控製程序的差異將帶來生產管理、計劃進度、檢查驗收、交付協調等方面的諸多困難,極易造成管理與協調上的忙亂和生產廠家與施工單位的質量推諉。
·質量保證
按照螺旋焊管生產標準的規定,螺旋焊縫鋼管的主要檢驗/控制項目包括:
外形尺寸:鋼管外徑、壁厚、橢圓度、彎曲度、管端垂直度、
長度外觀質量:焊縫余高、錯邊、鋼管表面、分層、夾雜、焊縫缺陷判定
化學成分
焊接接頭拉伸試驗
靜水壓試驗
酸蝕檢驗
無損檢驗
而直縫焊管沒有相應的生產標准。
一般螺旋焊管機組均採用在線連續檢驗方式來保證焊縫的的焊接質量,這是螺旋焊管生產區別於直縫焊管生產的另一重要特徵。連續檢驗有利於焊接缺陷的監控、焊接質量的穩定、焊接等級的保證。
由於生產工藝的限制,直縫焊管極難實現連續不間斷檢驗。這將使焊接隱患與質量問題的出現機率增加,甚至影響將來管線運行的整體工作可靠性。
·生產資質
螺旋焊管生產廠家應持有國家頒發的工業產品生產許可證。許可證制度要求螺旋焊管的生產廠家首先應通過國家認定的權威檢定機構的審查考核,具備相應的生產手段、檢驗設備,質量保證體系運行良好有效,產品應符合國家標準的等級和質量規范的要求,經國家工業產品生產許可證辦公室確認後發證。所以螺旋焊管生產廠家均有較為完善的質量保證體系和質量控制的運作程序。
直縫焊管生產廠家沒有工業產品生產許可證的要求。
·價格分析
由於熱軋卷板的材質技術性能和生產技術工藝要求較高,故一方面國內符合標準的生產廠家比鋼板生產廠家要少,另一方面其生產工藝和品質等級決定其市場價位亦高於熱軋鋼板。這是螺旋焊管的市場售價高於直縫焊管的主要原因。對於鋼管銷售價格的組成,材料價格是主導甚至是決定性因素。
認真考察螺旋焊管與直縫焊管的價格差異,螺旋焊管的價位略高於直縫焊管是由於生產主材的價格差異所致。然而鋼管製作僅只是項目工程的一部份,若考慮到工程整體質量、項目綜合造價等因素,螺旋焊管仍具有整體優勢。
定尺長度與價格
生產定尺長度管比通常長度管的成材率下降幅度較大,生產企業提出加價要求是合理的。加價幅度各企業不盡一致,一般為基價基礎上加價10%左右。定尺長度應在通常長度范圍內,是合同中要求的某一固定長度尺寸。但實際操作中都切出絕對定尺長度是不大可能的,因此標准中對定尺長度規定了允許的正偏差值。若標准中無倍尺長度偏差及切割餘量規定時,應由供需雙方協商並在合同中註明。倍長尺度同定尺長度一樣,會給生產企業帶來成材率大幅度降低,因此生產企業提出加價是合理的,其加價幅度同定尺長度加價幅度基本相同。
等離子切割煙塵
等離子在切割工件過程中會產生大量的化金屬蒸氣、臭氧、氮氧化物煙塵,會嚴重污染周圍環境。解決煙塵問題的關鍵是如何把等離子煙塵全部吸入到除塵設備中,從而防止空氣污染。
而對於螺旋焊管等離子切割,除塵的難點是:
1、等離子槍的噴嘴在切割時空氣同時向兩個反方向吹出,從而使煙塵從螺旋鋼管的兩端冒出,而安裝在螺旋鋼管的一個方向的吸氣口是很難將煙塵很好回收。
2、吸入口外圍冷空氣從機器空隙外進入吸入口且風量很大,使螺旋鋼管內煙塵和冷空氣的總量大於除塵器吸入的有效風量,從而切割煙塵徹底吸收變得不可能完成。
3、由於切割部位距離除塵吸入口較遠,到達吸入口處的風力難以抽動煙塵。
為此,吸塵罩的設計原則是:
1、除塵器吸入的風量要大於等離子切割所產生的煙塵和管道內部空氣的總量,應該是在螺旋鋼管內部形成一定量的負壓腔,而且盡量不讓外界的空氣大量進入螺旋鋼管,才能有效地將煙塵吸進除塵器。
2、在螺旋鋼管切割點以後的位置將煙塵堵住,吸入口處盡量避免冷空氣進入螺旋鋼管內部,在螺旋鋼管內部空間形成一個負壓
將煙塵擋板安裝在螺旋鋼管內部隨行小車上並置於等離子槍切割點大約500mm處,在螺旋鋼管切斷後停留一下,達到將煙塵全部吸收。注意煙塵擋板需准確定位在切斷後的位置。此外為使支撐煙塵擋板的隨行小車與螺旋鋼管轉動相互吻合,必須讓隨行小車的走輪角度與內輥角度保持一致。
對於直徑大約800mm的大口徑螺旋焊管等離子切割,可以採用該方法;對於直徑小於800mm,管徑小煙塵不能從出管方向冒出,不必安裝內部擋板。但在成型器煙塵吸入口處,必須有遮擋冷空氣進入的外部擋板。

D. 高溫合金有哪些基本類型,其抗高溫腐蝕性能如何

高溫合金主要牌號:

固溶強化型鐵基合金:

GH1015、GH1035、GH1040、GH1131、GH1140

時效硬化性鐵基合金:

GH2018、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132、GH2135、GH2136、GH2302、GH2696

固溶強化型鎳基合金:

GH3030、GH3039、GH3044、GH3028、GH3128、GH3536、GH605,GH600

時效硬化型鎳基合金:

GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169、GH4145、GH4090

國外的高溫合金叫包含inconel系列 incoloy系列 Hastelloy系列

成分和性能

鎳基合金是高溫合金中應用最廣、高溫強度最高的一類合金。其主要原因,一是鎳基合金中可以溶解較多合金元素,且能保持較好的組織穩定性;二是可以形成共格有序的 A3B型金屬間化合物γ'[Ni3(Al,Ti)]相作為強化相,使合金得到有效的強化,獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強度;三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗yang化和抗燃氣腐蝕能力。鎳基合金含有十多種元素,其中Cr主要起抗yang化和抗腐蝕作用,其他元素主要起強化作用。根據它們的強化作用方式可分為:固溶強化元素,如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等;沉澱強化元素,如鋁、鈦、鈮和鉭;晶界強化元素,如硼、鋯、鎂和稀土元素等。

E. 高溫合金都有哪些用途

高溫合金主要牌號:

固溶強化型鐵基合金:

GH1015、GH1035、GH1040、GH1131、GH1140

時效硬化性鐵基合金:

GH2018、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132、GH2135、GH2136、GH2302、GH2696

固溶強化型鎳基合金:

GH3030、GH3039、GH3044、GH3028、GH3128、GH3536、GH605,GH600

時效硬化型鎳基合金:

GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169、GH4145、GH4090

國外的高溫合金叫包含inconel系列 incoloy系列 Hastelloy系列

成分和性能

鎳基合金是高溫合金中應用最廣、高溫強度最高的一類合金。其主要原因,一是鎳基合金中可以溶解較多合金元素,且能保持較好的組織穩定性;二是可以形成共格有序的 A3B型金屬間化合物γ'[Ni3(Al,Ti)]相作為強化相,使合金得到有效的強化,獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強度;三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗yang化和抗燃氣腐蝕能力。鎳基合金含有十多種元素,其中Cr主要起抗yang化和抗腐蝕作用,其他元素主要起強化作用。根據它們的強化作用方式可分為:固溶強化元素,如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等;沉澱強化元素,如鋁、鈦、鈮和鉭;晶界強化元素,如硼、鋯、鎂和稀土元素等。

F. 高溫合金都有哪些用途

一、變形高溫合金

變形高溫合金是指可以進行熱、冷變形加工,工作溫度范圍-253~1320℃,具有良好的力學性能和綜合的強、韌性指標,具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能的一類合金。按其熱處理工藝可分為固溶強化型合金和時效強化型合金。

1、固溶強化型合金

使用溫度范圍為900~1300℃,最高抗氧化溫度達1320℃。例如GH128合金,室溫拉伸強度為850MPa、屈服強度為350MPa;1000℃拉伸強度為140MPa、延伸率為85%,1000℃、30MPa應力的持久壽命為200小時、延伸率40%。固溶合金一般用於製作航空、航天發動機燃燒室、機匣等部件。

2、時效強化型合金

使用溫度為-253~950℃,一般用於製作航空、航天發動機的渦輪盤與葉片等結構件。製作渦輪盤的合金工作溫度為-253~700℃,要求具有良好的高低溫強度和抗疲勞性能。 例如:GH4169合金,在650℃的最高屈服強度達1000MPa;製作葉片的合金溫度可達950℃,例如:GH220合金,950℃的拉伸強度為490MPa,940℃、200MPa的持久壽命大於40小時。

變形高溫合金主要為航天、航空、核能、石油民用工業提供結構鍛件、餅材、環件、棒材、板材、管材、帶材和絲材。

二、鑄造高溫合金

鑄造高溫合金是指可以或只能用鑄造方法成型零件的一類高溫合金。其主要特點是:

1. 具有更寬的成分范圍 由於可不必兼顧其變形加工性能,合金的設計可以集中考慮優化其使用性能。如對於鎳基高溫合金,可通過調整成分使γ』含量達60%或更高,從而在高達合金熔點85%的溫度下,合金仍能保持優良性能。

2. 具有更廣闊的應用領域 由於鑄造方法具有的特殊優點,可根據零件的使用需要,設計、製造出近終形或無餘量的具有任意復雜結構和形狀的高溫合金鑄件。

根據鑄造合金的使用溫度,可以分為以下三類:

第一類:在-253~650℃使用的等軸晶鑄造高溫合金 這類合金在很大的范圍溫度內具有良好的綜合性能,特別是在低溫下能保持強度和塑性均不下降。如在航空、航天發動機上用量較大的K4169合金,其650℃拉伸強度為1000MPa、屈服強度850MPa、拉伸塑性15%;650℃,620MPa應力下的持久壽命為200小時。已用於製作航空發動機中的擴壓器機匣及航天發動機中各種泵用復雜結構件等。

第二類:在650~950 ℃使用的等軸晶鑄造高溫合金 這類合金在高溫下有較高的力學性能及抗熱腐蝕性能。例如K419合金,950℃時,拉伸強度大於700MPa、拉伸塑性大於6%;950℃,200小時的持久強度極限大於230MPa。這類合金適於用航空發動機渦輪葉片、導向葉片及整鑄渦輪。

第三類: 在950~1100℃使用的定向凝固柱晶和單晶高溫合金 這類合金在此溫度范圍內具有優良的綜合性能和抗氧化、抗熱腐蝕性能。例如DD402單晶合金,1100℃、130MPa的應力下持久壽命大於100小時。這是國內使用溫度最高的渦輪葉片材料,適用於製作新型高性能發動機的一級渦輪葉片。

隨著精密鑄造工藝技術的不斷提高,新的特殊工藝也不斷出現。細晶鑄造技術、定向凝固技術、復雜薄壁結構件的CA技術等都鑄造高溫合金水平大大提高,應用范圍不斷提高。

三、粉末冶金高溫合金

採用霧化高溫合金粉末,經熱等靜壓成型或熱等靜壓後再經鍛造成型的生產工藝製造出高溫合金粉末的產品。採用粉末冶金工藝,由於粉末顆粒細小,冷卻速度快,從而成分均勻,無宏觀偏析,而且晶粒細小,熱加工性能好,金屬利用率高,成本低,尤其是合金的屈服強度和疲勞性能有較大的提高。

FGH95粉末冶金高溫合金,650℃拉伸強度1500MPa;1034MPa應力下持久壽命大於50小時,是當前在650℃工作條件下強度水平最高的一種盤件粉末冶金高溫合金。粉末冶金高溫合金可以滿足應力水平較高的發動機的使用要求,是高推重比發動機渦輪盤、壓氣機盤和渦輪擋板等高溫部件的選擇材料。

四、氧化物彌散強化(ODS)合金

是採用獨特的機械合金化(MA)工藝,超細的(小於50nm)在高溫下具有超穩定的氧化物彌散強化相均勻地分散於合金基體中,而形成的一種特殊的高溫合金。其合金強度在接近合金本身熔點的條件下仍可維持,具有優良的高溫蠕變性能、優越的高溫抗氧化性能、抗碳、硫腐蝕性能。

目前已實現商業化生產的主要有三種ODS合金:

MA956合金 在氧化氣氛下使用溫度可達1350℃,居高溫合金抗氧化、抗碳、硫腐蝕之首位。可用於航空發動機燃燒室內襯。

MA754合金 在氧化氣氛下使用溫度可達1250℃並保持相當高的高溫強度、耐中鹼玻璃腐蝕。現已用於製作航空發動機導向器環和導向葉片。

MA6000合金 在1100℃拉伸強度為222MPa、屈服強度為192MPa;1100℃,1000小時持久強度為127MPa,居高溫合金之首位,可用於航空發動機葉片。

五、金屬間化合物高溫材料

金屬間化合物高溫材料是近期研究開發的一類有重要應用前景的、輕比重高溫材料。十幾年來,對金屬間化合物的基礎性研究、合金設計、工藝流程的開發以及應用研究已經成熟,尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制備加工技術、韌化和強化、力學性能以及應用研究方面取得了令人矚目的成就。

Ti3Al基合金(TAC-1),TiAl基合金(TAC-2)以及Ti2AlNb基合金具有低密度(3.8~5.8g/cm3)、高溫高強度、高鋼以及優異的抗氧化、抗蠕變等優點,可以使結構件減重35~50%。 Ni3Al基合金,MX-246具有很好的耐腐蝕、耐磨損和耐氣蝕性能,展示出極好的應用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蝕性能,在中溫(小於600℃)有較高強度,成本低,是一種可以部分取代不銹鋼的新材料。

G. 高溫合金在航空發動機上的應用有哪些

高溫合金主要牌號:

固溶強化型鐵基合金:

GH1015、GH1035、GH1040、GH1131、GH1140

時效硬化性鐵基合金:

GH2018、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132、GH2135、GH2136、GH2302、GH2696

固溶強化型鎳基合金:

GH3030、GH3039、GH3044、GH3028、GH3128、GH3536、GH605,GH600

時效硬化型鎳基合金:

GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169、GH4145、GH4090

國外的高溫合金叫包含inconel系列 incoloy系列 Hastelloy系列

成分和性能

鎳基合金是高溫合金中應用最廣、高溫強度最高的一類合金。其主要原因,一是鎳基合金中可以溶解較多合金元素,且能保持較好的組織穩定性;二是可以形成共格有序的 A3B型金屬間化合物γ'[Ni3(Al,Ti)]相作為強化相,使合金得到有效的強化,獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強度;三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗yang化和抗燃氣腐蝕能力。鎳基合金含有十多種元素,其中Cr主要起抗yang化和抗腐蝕作用,其他元素主要起強化作用。根據它們的強化作用方式可分為:固溶強化元素,如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等;沉澱強化元素,如鋁、鈦、鈮和鉭;晶界強化元素,如硼、鋯、鎂和稀土元素等。

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