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来源 : www.alloy-east.com   发布时间 : 2019-07-04

粉末冶金高温合金

   用粉末冶金工艺制成的高温合金。这类合金早起源于弥散强化合金。1962年杜邦公司根据二氧化钍在钨中具有弥散强化作用的原理,研制出一种用粉末冶金工艺制成的二氧化钍弥散强化的高温材料,称之为TD镍,从而开始了粉末冶金高温合金的生产。
   粉末冶金高温合金通常按合金强化方式分为弥散强化型和沉淀强化型两类。弥散强化型高温合金是用惰性氧化物来强化的,这种氧化物的物理和化学性能高度稳定,在一般沉淀强化相软化、聚集甚至溶解的温度下,仍保持相当高的强化效果。由于这种惰性氧化物弥散均匀分布才有强化效果,且它与基体合金比重相差悬殊,无法用常规的熔炼工艺来生产,而只能采用粉末冶金方法。弥散强化高温合金除了用内氧化、化学共沉淀、选择性还原等方法制取外,1970年的J.S.本杰明又用机械合金化新工艺制成了用氧化钇弥散强化的高温合金。机械合金化是用金属粉或中间合金粉与氧化物弥散相混合,在球磨机中球磨,使粉末反复焊合、破碎,从而使每一颗粉末成为“显微合金”颗粒。这种新的工艺方法可以制造成分十分复杂的弥散强化高温合金。
   沉淀强化型高温合金,它是为了克服常规熔炼工艺的缺点,提高高温合金的综合性能,并为提高合金利用率而发展起来的。这种粉末冶金高温合金采用预合金化粉末,每个粉末颗粒实际上就是一个“显微钢锭”,合金偏析只能在粉末颗粒的细小范围内发生。因此,与相同成分的铸造合金相比,沉淀强化型高温合金的成分偏析小,初熔温度高,有害相析出的倾向小,提高了合金的综合性能;并且能使本来难于变形的合金成型,减少了切削加工量,提高了合金的利用率。特别是随着高温合金成分日趋复杂、零件尺寸不断增大,这种粉末冶金高温合金显示出更大的优越性。
   高温合金通常含有活泼元素,并且由于粉末颗粒的冷态不可压缩性,合金在整个粉末冶金制造过程中都始终在真空或惰性气体保护之下,而且
采用热态成形工艺。为了适应粉末冶金高温合金的发展,一系列先进的粉末冶金技术,如真空或惰性气体雾化法、真空旋转电极法、真空电子束旋转电极法等制粉技术,以及热等静压、热挤压、超塑性等温锻造等成形工艺得到发展。应用新发展的一种快速凝固技术,可使粉末冷却速度达100万度/秒,其初熔温度又比一般粉末进一步提高,因而更有利于提高高温强度。
   粉末冶金新技术的发展不但使一些高温合金扩大了用途,如把原来只能用作燃气轮机叶片的IN-100这种高度合金化的铸造高温合金成功地用粉末冶金法制成涡轮盘,从而大大提高了涡轮盘的高温强度和工作温度,而且还发展了一些高温合金新品种,特别是用机械合金化生产的弥散强化、沉淀强化和固溶强化相结合的高温合金,如MA754、MA6000等。由于综合利用了3种强化效应,合金的强度更加提高,适用温度范围更广,进一步扩大了高温合金的使用领域。


 

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2017-03-17     航空航天飞行器常用的变形高温合金主要有GH3030、GH3044、GH3128、GH3170(GH170)、GH3181、GH4199(GH99)、GH4202、GH586等,这些合金虽然具有良好的综合性能,但是在1100℃时强度都不超过90MPa,限制了其部分应用。1984年,美国Haynes国际工业公司开发了一种可在1100℃ 使用的固溶强化型镍基变形高温合金Haynes230。它是一种综合性能优良的Ni-Cr-W系高温合金,名义成分为Ni-22Cr-14W-0.5Mn-0.4Si-0.02La,合金中加入了大量的W、Cr等难熔合金化元素以提高基体的强度,同时添加少量的C以形成碳化物来阻碍晶粒长大和强化晶界。该合金在1100℃的高温强度可达135MPa、延伸率可达85%,但目前国内获得的商业级Haynes230合金在1100℃的高温强度仅为90MPa左右,与国内合金水平相当。
  2005年以来,研究人员以1100℃用高温合金为目标,避开γ′相沉淀强化型镍基高温合金的变形抗力大、热加工性能差及在高温(﹥0.6T熔)下γ′相的溶解失效问题,结合成分设计理论、合金元素作用原理、成分计算及试验分析工作,设计开发了一种固溶强化型镍基合金Ni-20Cr-18W-Mo(以下简称试验合金)。科研人员以该合金为研究对象,对其综合性能进行了实样检测,通过检测结果系统地分析合金性能特点,为合金应用奠定基础。
  采用真空感应熔炼+真空白耗电极电弧熔炼双联工艺制备试验合金母合金,得到50kg的Φ100mm铸锭,表面见光后从铸锭顶部半径的1/2处取样进行ICP化学成分分析,得到试验合金主要成分为Cr2O.34%、w18.O3%、Mo1.21%、A10.43%、C0.08%、Ni余量。为了减少合金的偏析程度,对铸锭进行1200℃×24h均匀化处理。处理后铸锭加热到1250℃开坯锻造成25mm厚锻件,合金锻造变形量6O%;锻件截取一半热轧成5mm厚板材;剩余锻件及板材在1270℃真空固溶处理保温2h后水淬,线切割试样。试验结果如下:
  (1)Ni-20Cr-18W-Mo合金在高温条件下的热物特性(如热膨胀系数)优于Haynes230等合金。
  (2)Ni-20Cr-18W-Mo合金具有较优异的高温强度及塑性,1100℃时抗拉强度/延伸率可达到131MPa/66.2%,优于商业级Haynes230合金的强度,与Haynes230公布的最高强度基本相当。
  (3)Ni-20Cr-18W-Mo合金在1100℃的氧化速率为0.064g/(m2·h),为完全抗氧化级。
  (4)Ni-20Cr-18W-Mo合金在1100℃、3OMPa条件下初始蠕变阶段和加速蠕变阶段持续时间较长,而稳态蠕变阶段持续时间较短,说明合金高温变形的加工硬化时间和回复软化时间较长。
  (5)试验合金的性能与现有合金相比具有一定优势,但必须注意到目前该合金的相关检测数据都是在铸锭质量及尺寸相对较小的情况下测得的,对于更大质量、更大尺寸,具备商业化应用的铸锭与板材制备还需要进一步开展研究工作。

2017-10-26高温合金的牌号
高温合金牌号,采用规定的符号和阿拉伯数字表示。
变形高温合金牌号,采用.“GH”字母组合作前缀(“G”、“H”分别为“高”、“合”汉语拼音的首位字母),后接四位阿拉伯数字。“GH”符号后第一位数字表示分类号,即:
1——表示固溶强化型铁基合金;
2——表示时效硬化型铁基合金;
3——表示固溶强化型镍基合金;
4——表示时效硬化型镍基合金;
5——表示固溶强化型钴基合金;
6——表示时效硬化型钴基合金。
“GH”符号后第二、三、四位数字表示合金的编号。
铸造高温合金牌号,采用符号“K”作前缀,后接三位阿拉伯数字。“K”符号后第一位数字表示分类号,即:
2——表示时效硬化型铁基合金;
4——表示时效硬化型镍基合金;
6——表示时效硬化型钴基合金。
“K”符号后第二、三位数字表示合金的编号。
焊接用高温合金丝牌号,在变形高温合金牌号前缀符号“GH”之前加“H”符号(“H”为“焊”字汉语拼音首位字母),即采用“HGH”作前缀,后接四位阿拉伯数字。四位阿拉伯数字表示含意与变形高温合金相同。例如:
GH1131:表示固溶强化型铁基变形高温合金;
GH2132:表示时效硬化型铁基变形高温合金;
GH3044:表示固溶强化型镍基变形高温合金;
GH4169:表示时效硬化型镍基变形高温合金;
K211:表示时效硬化型铁基铸造高温合金;
K403:表示时效硬化型镍基铸造高温合金;
K640:表示时效硬化型钴基铸造高温合金;
HGH1140:表示固溶强化型铁基焊接高温合金丝;
HGH4145:表示时效硬化型镍基焊接高温合金丝。

2019-06-201.高温合金
在常用的特种合金锻造中,高温合金的锻造问题最多,难度也******,是难变形合金的典型代表。它们的工艺塑性低、变形抗力大和变形温度范围窄。虽然,其他特种合金可能也会有同样的问题,但高温合金的问题最严重,例如,高温合金对锻造的应力状态及工艺方法要求最严格,对设备的加载速度也要求较高;所有高温合金都不能通过热处理细化晶粒组织,因而晶粒尺寸完全靠控制锻造工艺参数保证。表1-2-1中建议对高温合金采用中性气氛加热和采用玻璃防护润滑剂润滑和保护毛坯,主要是因为它们的热导率低,为了减少加热过程中毛坯表面合金元素贫化和锻造过程中的表面温降,从而导致变形抗力升高和塑性降低。此外,高温合金的热导率低,毛坯需要缓慢加热。
2.钛合金
钛合金的主要锻造特点是它的化学性质活泼,极易吸氢和吸氧,从而形成表面脆化层、降低塑性;另外,在锻造过程中金属流动产生的新鲜金属表面会牢牢地粘附在模具表面上,导致锻件和模具同时报废。因此,模锻的毛坯必须涂覆玻璃防护润滑剂将锻件和模具隔开;毛坯涂覆玻璃防护润滑剂后,毛坯与模具的摩擦系数大幅度下降,使锻造压力降低,缓解了钛合金变形抗力高的不利因素;此外,毛坯涂覆玻璃防护润滑剂后还减少毛坯的温降和防止或减少锻件表面形成脆化层。钛合金应采用中性或微氧化气氛加热,主要是为了减少加热过程中吸收有害气体和在锻件表面形成脆化层,降低锻件性能;此外,钛合金的热导率低,毛坯需要缓慢加热。
3.不锈钢
不锈钢的主要锻造特点是变形抗力高以及双相不锈钢的变形温度范围较窄,而单相不锈钢不能用热处理方法调整锻件组织和性能。其锻造的难度虽然低于高温合金等其他特种合金,但却远远大于普通结构钢。
4.铝合金
铝合金的主要锻造特点在于变形温度范围窄,一般为100℃~150℃。为扩大锻造温度区间,通常要求尽可能将毛坯加热到上限温度。为防止过热、并保证加热均匀,要求在具有强制空气循环的电炉内加热,以加速热量的传递,使炉膛内温度分布均匀,确保模锻毛坯加热温度能控制在±5℃范围内。另外,铝合金对应变速率敏感,铸锭应在压应力状态下、工作速度低的液压机挤压或轧制开坯,大型铝合金模锻件通常选用液压机模锻,中小型铝合金模锻件可以在机械压力机和螺旋压力机上锻造,但不推荐采用锤上模锻。
5.镁合金
镁合金的主要锻造特点在于变形温度范围窄,一般为70℃~150℃,为扩大锻造温度区间,通常要求尽可能将毛坯加热到上限温度。为防止过热并保证加热均匀,要求在具有强制空气循环的电炉内加热,以加速热量的传递,使炉膛内温度分布均匀,使模锻毛坯加热温度能控制在±5℃范围内。另外,镁合金在低速度下具有较高的热塑性,为避免产生裂纹,最好采用液压机锻造,也可以在机械压力机和螺旋压力机上锻造,但不推荐采用锤上模锻。
6.铜合金
尽管多数铜合金的塑性高、流动性好,可以采用各种设备和锻造工艺方法锻造,但铜合金更适于挤压成形;大型铜合金铸锭在开坯前要进行均匀化退火(消除内应力),以改善塑性。铜合金适于在中性或微氧化气氛中加热,在微还原性气氛中加热可能导致“氢病”。另外,铜合金终锻温度要高于脆性温度区,应在650℃以上停锻。

2022-11-10粉末材料成型是将一定质量(体积)的合金粉末、无机非金属粉末和一定量的成型剂混合到刚性模腔中,然后通过上下冲头沿单个轴向对粉末施加一定量的压力,从而将松散粉末压缩成一定尺寸的压块的过程,在一个封闭的模腔中测量形状、密度和强度,然后将压坯从模具中取出。整个过程包括三个步骤:装粉、压制和脱模。
成型的基本目的是将松散的粉末压实成具有一定尺寸、形状、密度和强度的半成品,为下一步烧结奠定基础。一般来说,在压制过程中很容易达到一定的尺寸、形状和平均密度,但很难使压坯的密度分布均匀。形状越复杂,就越难使致密体的密度分布均匀。压坯的密度分布不均匀不仅最终影响产品的机械性能,而且也是压制废品的重要原因,如开裂、分层、边角损失、烧结收缩不均匀、产品变形和精度差。

2020-03-27你知道高温合金能在航空航天中应用吗?答案是当然可以,因为高温合金有良好的耐高温,耐腐蚀性能,而且已经逐渐被应用到了电力,船舰,汽车,冶金,玻璃制造,原子能等工业领域。随着高温合金的不断发展,新型的高温合金材料的出现,高温合金在市场上的需求逐步的扩大呈增长趋势。

现如今,高温合金材料在航空航天领域中需求量******,据有色金属咨询公司统计,全球每年消费高温合金材料越28万吨,目前,******的应用还是航空航天领域,占总使用量的55%,其次是电力领域(20%)和机械领域(10%)。而且当前,还有一些行业发展的因素促进下,高温合金市场还将放量,因为:海陆空天用动力装置成长性明显看好,核动力、核电、地面燃机需求迅速增强;国家重大专项和重点工程积极立项,国企名企供应商不断加入,部分专业化厂家逐渐成熟。

高温合金的核心技术相关工艺技术进步可稳定和提高产品质量,降低生产成本。而且有相当一部分产品可以替代进口。整个行业也会逐渐的朝高端化的方向发展。

2018-04-26    人们现在关心的是,高温合金中的“大哥大”镍基合金在经历了40多年的不断进步之后,是否已经接近其使用极限?毕竞,基体镍的熔点也只有l453℃。
高温合金材料在化工、发电、航空及航天、原子反应堆等许多领域都得到日益广泛的应用,其使用温度也在逐年提高。然而,社会的进步为高温合金提出更高的永无止境的要求。

   我们是继续挖掘其潜力,还是寻求别的材料来代替它?目前还难以圆满地回答这些疑问。
虽然铌基、铝基、钨基等高温合金的耐热温度高于镍基高温合金,但由于资源贮量及制造工艺等方面存在的问题使它们难以全面替代镍基合金。
高温陶瓷材料的耐热温度高于镍基合金几百度,用它们制作陶瓷发动机已有成功运行的报道,但目前价格上的巨大差异也使陶瓷发动机至少在近期难以取代高温合金。
因此,近期内镍基高温合金作为发动机心脏的地位是不会动摇的。随着表面处理技术及冷却技术的采用和完善,高温合金的使用温度有望进一步提高,使之伴随着航空及航天飞机向更高、更远的目标前进。
形状记忆合金是一种具有特殊记忆功能的金属材料,这类材料在经历一定塑性变形后,能在一定条件下自动恢复其原来形状,具有这样性质的金属材料统称为形状记忆合金。
这类金属材料己在太空天线、管道接头、医学等方面获得了应用,并且发展的势头也十分喜人。

  

2018-08-15钴的物理、化学性质决定了它是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料。钴基合金或含钴合金钢用作燃汽轮机的叶片、叶轮、导管、喷气发动机、火箭发动机、导弹的部件和化工设备中各种高负荷的耐热部件以及原子能工业的重要金属材料。钴作为粉末冶金中的粘结剂能保证硬质合金有一定的韧性。磁性合金是现代化电子和机电工业中不可缺少的材料,用来制造声、光、电和磁等器材的各种元件。钴也是永久磁性合金的重要组成部分。在化学工业中,钴除用于高温合金和防腐合金外,还用于有色玻璃、颜料、珐琅及催化剂、干燥剂等。据英国《金属导报》报道,近期来自硬质金属部门和超合金方面对钴的需求较为强劲。另外,钴在电池部门消费量增长率最高。国内有关报道讲,钴在蓄电池行业、金刚石工具行业和催化剂行业的应用也将进一步扩大,从而对金属钴的需求呈上升趋势。

2019-12-28变形高温合金通常含有十几种元素,成份非常复杂,合金元素分别通过固溶强化、第二相强化和晶界强化等手段来提高热强性和热稳定性,通过加入铬、钴、钨、钼等高熔点元素形成固溶体,起固溶强化作用,加入钛、铝、铌、钽、铪、钒、碳等元素形成金属间化合物和碳化物,起第二相强化作用。变形高温合金用于制造燃烧室、尾喷口和部分涡轮盘、高压压气机盘等重要零件,但是在燃气涡轮发动机的两个最重要的位置涡轮导向叶片和工作叶片上,变形高温 合金已被铸造高温合金代替,在涡轮盘上开始让位于粉末高温合金。

2021-03-18  耐蚀合金的定义,首先我们来一起看一下,该合金是属于一种金属抗腐蚀材料,是特种合金的一类,和非金属抗腐蚀材料相比较的话,金属抗腐蚀材料主要有铁基合金(耐腐蚀不锈钢),镍基合金(Ni-Cr合金,Ni-Cr-Mo合金,Ni-Cu合金等);活性金属。

那么了解了耐蚀合金的概念方面,事实上在含义中就已经包含了该合金的分类了,主要分为有耐腐蚀不锈钢、镍基耐蚀合金、活性金属这几大类。下面作为百德特种合金专业厂家我们来一个一个分析这几个类别的特性含义内容:

耐腐蚀不锈钢主要是指的普通的耐大气或海水等腐蚀的300系列不锈钢304,316L,317L等,较强的抗腐蚀能力的奥氏体不锈钢904L,254SMO;双相钢2205,2507等;含Cu的耐腐蚀合金20合金的等。

镍基耐蚀合金主要是哈氏Ni-Cr合金等,由于金属Ni本身是面心立方结构,晶体学上是稳定性使得它能够比Fe能够容纳的更多的合金元素,如Cr,Mo等,从而达到抵抗各种环境的能力。

活性金属也具有很好的抗腐蚀能力,典型的代表是Ti;Zi;Ta等;在这些当中较为典型的是Ti,钛材有着广泛的应用,主要用在一些不锈钢无法适应的腐蚀环境。特别注意的一点是,活性金属都不能用在含氟的环境(如氢氟环境可以选择哈氏C2000,NiCu合金等)。

2019-02-27   在工业生产中使用的化学镀镍工艺需要众多化工材料的配合使用,传统的使用工艺往往对于环境造成一定的压力,但是目前社会和生产面临绿色安全生产,就需要更加环保的工艺,因此研发的新型环保工艺在市场上反响强烈,该工艺的特点突出,优势明显,下面我们进行了解该工艺特点。
       1.新型环保化学镀镍工艺具有高硬度和高耐磨性,在干燥和润滑的情况下,具有与镀铬的同样硬度,性能优异,颇似不锈钢。
       2.具有优良的抗蚀性、碱、氨和海水中无明显变化。
       3.无尖端电流密度过大现象。在尖角或边缘突出部位没有过分的增厚,即有很好的“仿型性”合金层的成分,厚度均匀。镀后不需要磨削加工。
       4.使用方便快捷,可直接将各种金属放在该溶液中浸泡20分钟以上即可形成光亮如镜的表面。
       5.表面合金层均匀致密、无盲区,镀层光洁、在盲孔、管件、深孔,管道内壁,制品拐角等表面均可得到牢固的镀层。
       6.经浸泡不起皮、不脱落、无麻点、无气孔,既保持了金属基件原机械性能,又增加了耐磨性、耐腐蚀性。
       7.环保化学镀镍工艺浸镀效果优良,没有渗透性的限制,复杂形状的制件和工模具的表面都可浸镀。

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