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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【大 中 小】

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(dòng)機(jī)制造中不可缺少的重要材料，一臺(tái)新型渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金材料用量占發(fā)動(dòng)機(jī)重量的50%以上。目前，航空發(fā)動(dòng)機(jī)朝著大推力、低油耗、高推重比和長(zhǎng)壽命的方向發(fā)展，主要通過(guò)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(jì)方面采取相應(yīng)的措施實(shí)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(guò)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(dòng)機(jī)發(fā)展的需求。從上世紀(jì)60年代以來(lái)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(dòng)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(yǔ)拼音“GH”字樣來(lái)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(diǎn)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(lái)從國(guó)外引進(jìn)耐熱性更好的高溫合金有A286、Inconel718、Wasplloy、Rene41、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(guò)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(diǎn)：抗氧化、抗腐蝕、抗沖刷能力很強(qiáng)，強(qiáng)度雖不高（σ0.2 = 300～400MPa），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(dòng)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(hào)有GH1140、GH3030、GH3039等。

幾種熱強(qiáng)變形高溫合金主要成分，見(jiàn)表3-1。

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

材料牌號(hào)

主 要 化 學(xué) 成 分

中國(guó)

美國(guó)

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

余

 

 

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

余

10-12

9.0-

10.5

3.00-

3.5

 

1.4-

1.8

 

GH738

Waspaloy

0.03-

0.1

18-21

余

12-15

3.5-

5.0

2.75-

6.25

 

1.2-

1.6

 

 

GH159

Mp159

≦0.04

18-20

余

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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