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来源 : www.alloy-east.com   发布时间 : 2019-07-20

组织
镍基合金的显微组织特点及其发展情况见图3,合金中除奥氏体基体外,还有在基体中弭散分布的g'相,在晶界上的二次碳化物和在凝固时析出的一次碳化物和硼化物等。随着合金化程度的提高,其显微组织的变化有如下趋势:g'相数量逐渐增多,尺寸逐渐增大,并由球状变成立方体,同一合金中出现尺寸和形态不相同的g'相。在铸造合金中还出现在凝固过程中形成的g+g'共晶,晶界析出不连续的颗粒状碳化物并被g'相薄膜所包围,组织的这些变化了合金的性能。
现代镍基合金的化学成分十分复杂,合金的饱和度很高,因此要求对每个合金元素(尤其是主要强化元素)的含量严加控制,否则会在使用过程中容易析出有害相,如s、µ相(图4),损害合金的强度和韧性。
在镍基铸造高温合金中发展出了定向结晶涡轮叶片和单晶涡轮叶片(图5)。定向结晶叶片消除了对空洞和裂纹敏感的横向晶界,使全部晶界平行于应力轴方向,从而了合金的使用性能。单晶叶片消除了全部晶界,不必加入晶界强化元素,使合金的初熔温度相对升高,从而提高了合金的高温强度,并进一步了合金的综合性能。
生产工艺
镍基合金,特别是沉淀强化型合金含有较高的铝、钛等合金元素。通常采用真空感应炉熔炼,并经真空自耗炉或电渣炉重熔。热加工采用锻造、轧制工艺,对于高合金化合金,由于热塑性差,则采用挤压开坯后轧制或用软钢(或不锈钢)包套直接挤压工艺。铸造合金通常用真空感应炉熔炼母合金,并用真空重熔-精密铸造法制成零件。
变形合金和部分铸造合金需进行热处理,包括固溶处理、中间处理和时效处理,以Udmet 500合金为例,它的热处理制度分为四段:固溶处理,1175℃,2小时,空冷;中间处理,1080℃,4小时,空冷;一次时效处理,843℃,24小时,空冷;二次时效处理,760℃,16小时,空冷。以获得所要求的组织状态和良好的综合性能。

 

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2019-12-28一般来说,特种合金的合金化程度高,因而在加热过程中表面容易造成合金元素贫化,从而和炉气化合形成脆化化合物,降低锻件表面的塑性和性能;有些合金还容易吸收有害气体造成表面污染层,因而需要采用保护气氛加热炉进行加热,或者在毛坯表面涂覆防护润滑剂。另外,特种合金的锻造温度范围窄,对加热和锻造温度敏感,所以需要在能够精确控制温度的加热炉内进行加热。在锻造过程中应避免剧烈变形,以免温升过高而影响锻件组织和性能。同时,还需要严格保证终端温度,并尽量减小模具对锻件的激冷作用。

2019-02-19温合金GH4169切削工艺要点
 
第一点:加工措施:
1.刀具的刀刃应该始终保持锋利。前角应为正值, 但不能过大,后角一般应稍大一些,保证其强度要求;
2. 切削用量的合理选择很重要,一般是低的切削速度,中等偏小的进给量,较大的背吃刀量,应该使刀刃始终在冷硬层以下进行切削;
3. 应该选择合适的切削液,对于镍基高温合金应避免使用含硫的切削液,否则会对工件造成应力腐蚀,影响零件的疲劳强度;
4. 工艺系统刚性要好,机床功率足够高。
第二点:刀具选择
1. YG6X 属于细晶类合金,耐磨性好, 适用于一般的粗、精加工;
2. YD15 具有良好的耐磨性和抗冲击性, 较适用于精车、 半精车;
3. YS2T 适用于低速粗车、 铣削, 具有良好的耐磨性和韧性, 可用于切断刀、 丝锥、 铰刀及锪钻;
4.YL 10.1 具有良好的耐磨性和韧性,适用精车、 铣削, 具有良好的断续切削能力,适用与高、 中、 低速切削。

2020-11-09    单晶铸造高温合金是一种独特的铸造高温合金。它的整个铸件由一个晶粒组成,是高温合金定向凝固铸造后提高合金强度和使用温度的一种途径。目前,这种铸造高温合金已广泛应用于航空发动机叶片材料。
    在这种情况下,除了横向强度和塑性外,单晶铸造高温合金的性能没有明显改善。
然而,随着时间的推移和技术的进步,具有晶界强化元素的单晶铸造高温合金应运而生。由于合金初始熔化温度的提高,可以提高固溶处理温度,获得更细、更分散的y′相,充分发挥了合金的潜力。
    后来,单晶铸造高温合金的种类越来越多,其性能特点也越来越显著。不仅可以降低晶界强化元素的含量,而且合金中不含碳化物和硼化物,使初熔温度尽可能提高。此外,在高温均匀化处理的帮助下,初生γ和γ-γ共晶消失,并在适当时效处理后调整复合γ相的晶粒尺寸。金可以保持足够的热腐蚀抗力和良好的加工性能。
      此外,单晶铸造高温合金具有各向异性,不同方向的合金晶体生长状态也不同。利用现有工艺制备单晶铸造高温合金有两种方法,即晶种法和选晶法。用这种方法可以得到许多单晶铸件。

2020-04-07  合金材料生产热控法又叫控制参数法、快速冷凝法或快速冷却法等。其原理是严格控制熔体合金尽可能低的浇注温度、型壳予热温度和熔体过热温度,增大合金凝固过程的过冷度,使结晶核心增多,形核率增大,让铸件以同时凝固方式结晶,缩短合金凝固时间,限制晶粒长大获得细小等轴晶。
  合金材料公司发展的一种常规细晶铸造工艺,用于小型叶轮整体铸造,使叶轮厚的轮毂具有细小晶粒,避免普通精铸工艺产生的粗晶粒,从而具有良好的低循环疲劳性能,满足设计要求。而薄的叶片部分保持常规铸造的持久蠕变性能。其要点为浇铸温度控制在合金熔点加40F,模壳的温度选定为1100℃,合金熔体过热温度应尽可能低,保证合金处于熔化状态而不致于把碳化物全部熔解进入溶体,从而作为以后凝固时的结晶核心。用这一工艺铸造的IN713C和MarM247合金叶轮,晶粒度为ASTM 1~2级,疲劳寿命提高2~4倍,这是一种典型的热控法细晶铸造工艺。
  80年代初期,一些合金材料公司发展了两种细晶铸造工艺:一种叫GX合金材料工艺,用于生产整体铸造叶轮,可使晶粒细化到ASTM 0级;另一种称之MX合金材料工艺,也属热控法,这种工艺可使晶粒尺寸达到ASTM 3~5级,同时组织和化学成分均匀,可保证生产的铸造预形件直接进行锻造,而不需开坯操作。许多镍基高温合金如MERL 76、C103和IN718的MX预形件可锻性非常良好,等温锻和热模锻墩粗达80%而不产生裂纹。用此法生产整体叶轮效果比GX工艺更好。

2019-11-16  GH5605合金钢特性及应用领域概述:GH5605的碳、硅含量极低,降低了焊接热影响区碳和其它杂质相的析出,因此其焊缝也具有足够的抗腐蚀性。GH5605在还原性介质中具有很好的抗腐蚀性,如各种温度和浓度的盐酸溶液。在中等浓度的溶液(或者含有一定量的氯离子)中也具有很好的抗腐蚀性。同时也能用于醋酸和磷酸环境。合金材料只有在适宜的金相状态和纯净的晶体结构时才能具有好的耐腐蚀性。在化学、石化、能源制造和污染控制领域中有着广泛的应用,尤其是在、盐酸、磷酸、醋酸等工业中。
GH5605 化学成份:执行标准:(GB/T14992-2005)
合金 
牌号 %
Ni
Cr 铁 
Fe 钼 
Mo 铌 
Nb 钴 
Co 碳 
C 锰 
Mn
P 硫 
S 铜 
Cu 铝 
Al 钛 
Ti
GH5605 最小 余量 0.4 1.6 26.0
****** 1.0 2.0 30.0 1.0 0.01 1.0 0.02 0.01 0.5
GH5605合金钢《产品物理特性表》
密度 
g/cm3 熔点 
热导率 
λ/(W/m℃) 比热容 
J/kg℃ 弹性模量 
GPa 剪切模量 
GPa 电阻率 
μΩm 泊松比 线膨胀系数 
a/10-6℃-1
9.2 1330
1380 11.1(100℃) 377 217 1.37 10.3(20~100℃)
  GH5605力学性能:(在20℃检测机械性能的最小值)
热处理方式 抗拉强度σb/MPa 屈服强度σp0.2/MPa 延伸率σ5 /% 布氏硬度 HBS
固溶处理 745 325 40 ≥250
 GH5605 金相组织结构:合金为面心立方晶格结构。通过控制铁和铬含量在最小值,降低了加工脆性,阻止了在700-870℃间Ni4Mo相的析出。
 GH5605工艺性能与要求:
1、应尽量快速加热至要求的温度。热加工温度范围1160℃~900℃。
2、该合金的晶粒度平均尺寸与锻件的变形程度、终锻温度密切相关。
3、合金表面氧化物、氧化色和焊缝周围的焊渣的附着性比不锈钢强,推荐使用细晶砂带或细晶砂轮进行打磨。
4、合金应在退火之后进行机加工,由于材料的加工硬化率较高,因此宜采用比加工低合金标准奥氏体不锈钢低的切削速度和重进刀进行加工,才能切入冷作硬化的表层下面

2018-04-22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。
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7毕竞,基体镍的熔点也只有l453℃。
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。

2016-12-16粉末冶金高温合金

   用粉末冶金工艺制成的高温合金。这类合金最早起源于弥散强化合金。1962年美国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必须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年美国的J.S.本杰明又首次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,在高能球磨机中球磨,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必须始终在真空或惰性气体保护之下,而且必须采用热态成形工艺。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。

2021-03-24高温合金凭借优异的抗氧化和抗热腐蚀性能在航空发动机、汽车发动机、燃气轮机、核电、石油化工等多个领域广泛应用。

  所谓高温合金,即能在600℃以上高温及一定应力作用下长期工作的一类合金。高温合金材料相比于传统金属,在性能上具有高温高强;良好的抗氧化和抗热腐蚀性能;良好的抗疲劳性能、断裂韧性、良好的弹塑性。

  高温合金大体上有三种划分方式:根据基体元素种类、根据合金强化类型和根据材料成型方式。

  高温合金产品以非标准化为主,因此生产工艺较为复杂,但基本可以可分为三个步骤:熔炼、铸造和热加工,粉末冶金工业则将铸造工艺替代为热压。

  高温合金凭借优异的抗氧化和抗热腐蚀性能在航空发动机、汽车发动机、燃气轮机、核电、石油化工等多个领域广泛应用。

  在众多应用领域中,航空航天仍然占据重要地位,占需求总量的55%,其次是电力行业,占比达20%。

  高温合金从诞生起就应用于航空发动机,在现代航空发动机中,高温合金材料主要用于四大热端部件:燃烧室、导向室、涡轮叶片和涡轮盘,此外还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。

  高温合金材料的用量占发动机总重量的40-60%,在先进发动机中这一比例超过50%甚至更多。

  2016 年7 月11 日,波音在范保罗航展首日发布版 《当前市场展望》,预测未来20 年全球需要39,620 架新飞机,该数字较去年预测增加4.1%。

  由于不同机型的发动机所需的高温合金占比不同,根据测算,未来二十年全球民航各类型新机航空发动机,对高温合金的总需求为42.7 万吨。

  而我国民航发动机市场也十分广阔,根据波音预测,到2032 年,中国新增的飞机数量超过5580架,预计我国民用航空对高温合金的需求量将超过3.8万吨。

  根据美国国防部预测的数据,预计未来20年中国战斗机新增量将达到1430架、军用大飞机1500架、教练机500架,合计对高温合金需求量将达到5.7万吨。

  另外,现有军机的维护和修理折算成发动机所需数量为2000台,对应的高温合金需求量达到1万吨左右。因此军用领域对高温合金的需求将达到6.7万吨。

  燃气轮机是高温合金的另一个主要用途,其结构及原理与航空发动机类似。由于燃气轮机喷射到叶轮上的气体温度高达1300℃,因此叶轮需要用高温合金来制造。

  燃气轮机的应用分为发电用燃气轮机领域和舰船用燃气轮机领域,主要以后者为主,在军用领域,有75%以上的海军主力舰艇采用燃机动力。

  对于全球燃气轮机高温合金市场而言,据罗罗2013年预测,未来二十年,作为舰船动力的燃气轮机的市场需求达到2700亿美元,相应的服务需求达1250亿美元,市场空间广阔。

  我国目前大约只有10艘主力舰艇使用燃气机,国产舰船用燃气轮机的技术问题已经得到解决。我国海军有望形成3大近海舰队和若干航母编队的作战体系,预计将新增驱逐舰及护卫舰97艘左右,中小型舰艇200艘左右,预计对高温合金的需求量约为3.3万吨左右。

  汽车废气增压器涡轮也是高温合金材料的重要应用领域。目前,我国涡轮增压器生产厂家所采用的涡轮叶轮多为镍基高温合金涡轮叶轮,它和涡轮轴、压气机叶轮共同组成一个转子。

  据 cnii报道,2015年我国新售乘用车中涡轮增压的配置率在31%左右,预计到2020年,我国乘用车涡轮增压比例将高达47%。涡轮增压汽车将从2015年的750万辆增至到2025年2300万辆,期间累计高温合金总需求10.6万吨,市值超200亿元。

  核电用高温合金包括:燃料元件包壳材料、结构材料和燃料棒定位格架,高温气体炉热交换器等,均是其他材料难以代替的。

  根据钢研高纳2009 年招股说明书,2010-2020 十年间我国核电装机容量新增2300千瓦,在建1800万千瓦。对应高温合金需求6000吨,价值24亿元。

  目前,每年全球对高温合金材料的消费将近28万吨,市场规模达到100亿美元。全球范围内能够生产航空航天用高温合金的企业不超过50家,主要集中在美、俄、英、法、德、日等国。

  我国高温合金的研发起步于20世纪60年代,形成的合金体系,并且取得了明显的进步,到目前已经成立了众多的生产和科研单位,并已具备变形高温合金、铸造高温合金的生产基地与高端高温合金材料的生产研发基地。


2017-10-26GH3044成形性能
GH3044 钢锭锻造加热温度为1170℃±10℃,终端温度不低于900℃。板坯轧制加热温1190±10℃,薄板热轧加热温度1130℃±10℃,终轧温度不低于800℃;薄板冷轧总压下率30%左右。
GH3044 板材具有良好的冲压件工艺性能。冷轧薄板供应状态的极限深冲系数为K极限=2.06。
2GH3044零件热处理工艺
中间热处理温度为1140℃±10℃,保温3~5min,空冷。最终热处理温度根据零件工作条件决定,对要求良好的热疲劳性能的零件与1150℃固溶,保温3~5min,空冷;对要求有较高热强行的零件于1200℃固溶,保温3~5min,空冷。

2018-08-09高温合金也称热强合金,按其基体元素分为镍基、铁基和钴基高温合金;按制备工艺分为变形和铸造高温合金;按强化方式分为固溶强化型、时效强化(沉淀)型、氧化物弥散强化型和纤维强化型高温合金。高温合金的主要特点是具有足够的高温强度,并在高温氧化性气氛或燃气条件下能够长期工作。为了满足不同用途对高温合金性能的要求,一般采用固溶强货和时效强化的方式对高温合金进行强化。固溶强化就是在Ni-Cr或Fe-Ni-Cr基体的固溶度范围内加入一定量的W、Mo、Nb、Ta、Co等元素,使之形成Ni基或Fe基复杂固溶体,从而导致基体晶格产生畸变,形成内应力,使位错运动受到牵制而产生固溶强化作用。时效强化就是在Fe基或Ni基基体中加入一定量的Al、Ti、Nb、C等元素,使其在热处理过程中从合金内部沉淀析出金属间化合物和不同类型的碳化物,从而产生强化作用。时效强化可以进一步提高高温强度。 

高温合金牌号取自GB/T14992-1992、YB/T5246-1993、YB/T5248-1993。按标准规定,除化学成分和力能性能外,高温合金的主要质量指标还有以下性能。 

低倍组织。在经酸浸的横向试片上无目视可见的缩孔痕迹、空洞、裂纹、针孔、夹杂等,并逐件进行超声波检验,棒材、饼材进行塔型发纹检验,均应符合规定。 

高倍组织。部分棒材、板材进行晶粒度检验,其级别一般为3~7级或5~8级,或报实测数据。 

表面质量。棒材表面无裂纹、折叠、结疤和夹渣,冷拉棒还应光滑、洁净;板材表面光滑平整,无疤痕、重皮、氧化皮、麻坑、过酸洗痕迹等;管材内外表面无裂纹、折叠、龟裂、轧折、分层、结疤等;丝材表面无锈蚀、油污。

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