焦作N09925耐熱性能
鑄造高溫合金常用牌號(hào):
DD408(DD8) DD406(DD6)DD-13 K4130(C74130) K477(K77)C7477
K419H(K19H)C7419 K417(K17)K406(K6)C74060 K232(K32)C72320 K273
K412(K12)K409(K9)C74090 K214(K14)C72140 DZ4125L(DZ125L) DD22K640M(K40M)C76401 K480(K80)C74800 K423A(K23A)C74231 K461(C74610)K423(K23)C74230
K419(K19)C74190 K417G(K17G)C74171K213(K13)C72130 K640(K40)C76400
鑄造高溫合金發(fā)展概況
高溫合金是在600℃以上,具有優(yōu)異抗yang化腐蝕性能,具有一定強(qiáng)度的合金材料。按其生產(chǎn)成形方式劃分,可以分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末冶金高溫合金。不同的生產(chǎn)方式,對(duì)應(yīng)的合金性能和用途不同。一般來說,鑄造高溫合金承受溫度更高,性能更優(yōu)異。鑄造高溫合金的發(fā)展開始于20實(shí)際40年代。在鑄造高溫合金發(fā)展的初期,鑄造葉片晶粒粗大,疲勞性能遠(yuǎn)低于鍛造高溫合金。隨著真空感應(yīng)冶煉和真空精密鑄造兩種新技術(shù)的出現(xiàn),使合金性能和鑄造質(zhì)量大幅提高,鎳基鑄造高溫合金研究進(jìn)入繁榮階段,開發(fā)了一批合金如:IN100、B1900、MAR-M200、IN713、MAR-M002、Rene125[1~3]。此后,鑄造高溫合金就一直占據(jù)著航空發(fā)動(dòng)機(jī)中工作溫度高、應(yīng)力復(fù)雜的位置,成為制造渦輪葉片和導(dǎo)向葉片的首選材料。
隨著鑄造高溫合金及凝固技術(shù)的發(fā)展,依靠合金化提高合金的性能已經(jīng)受到限制,于是出現(xiàn)了定向凝固工藝。定向凝固工藝消除了垂直于應(yīng)力軸的橫向晶界,使鑄造合金的力學(xué)性能上了一個(gè)臺(tái)階。隨后發(fā)展的是消除全部的晶界,即單晶高溫合金。定向凝固合金比普通鑄造合金性能大幅提高,如在MAR-M200合金基礎(chǔ)上研制成功的定向凝固合金PWA1422具有良好的高溫蠕變斷裂和塑形,熱疲勞性能比原合金提高約5倍,單晶工藝使合金熱強(qiáng)性進(jìn)一步提高(30℃)。
我國鑄造高溫合金是從五十年代發(fā)展起來的,雖然起步較晚,但是經(jīng)過幾十年的發(fā)展,已經(jīng)達(dá)到了較高的水平。主要是以鋼研總院、北京航空材料研究院、中科院金屬所三家機(jī)構(gòu)為代表開發(fā)了一系列相關(guān)牌號(hào)的合金,相關(guān)牌號(hào)見表1。
一般來講,為滿足航空航天、民用等的需求,整個(gè)高溫合金市場,各類合金應(yīng)保持一個(gè)合適的結(jié)構(gòu)比例。以發(fā)展比較完善的美國為例,目前美國高溫合金市場,變形高溫合金占比55%,鑄造高溫合金占45%。而我國高溫合金產(chǎn)量構(gòu)成為:變形合金越占總產(chǎn)量的80~90%,鑄造合金占10~20%。因此,我國鑄造高溫合金發(fā)展與國外還有很大的差距,從另一個(gè)側(cè)面反映鑄造高溫合金的市場潛力巨大。

高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基,能在600℃以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長期工作的一類金屬材料;并具有較高的高溫強(qiáng)度,良好的抗yang化和抗腐蝕性能,良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金為單一奧氏體組織,在各種溫度下具有良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性,基于上述性能特點(diǎn),且高溫合金的合金化程度較高,又被稱為“超合金”,是廣泛應(yīng)用于航空、航天、石油、化工、艦船的一種重要材料。按基體元素來分,高溫合金又分為鐵基、鎳基、鈷基等高溫合金。鐵基高溫合金使用溫度一般只能達(dá)到750~780℃,對(duì)于在更高溫度下使用的耐熱部件,則采用鎳基和難熔金屬為基的合金。鎳基高溫合金在整個(gè)高溫合金領(lǐng)域占有特殊重要的地位,它廣泛地用來制造航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、各種工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)熱端部件。若以150MPA-100H持久強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn),而目前鎳合金所能承受的高溫度〉1100℃,而鎳合金約為950℃,鐵基的合金〈850℃,即鎳基合金相應(yīng)地高出150℃至250℃左右。所以人們稱鎳合金為發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟。目前,在先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)上,鎳合金已占總重量的一半,不僅渦輪葉片及燃燒室,而且渦輪pan甚至后幾級(jí)壓氣機(jī)葉片也開始使用鎳合金。與鐵合金相比,鎳合金的優(yōu)點(diǎn)是:工作溫度較高,組織穩(wěn)定、有害相少及搞氧化搞腐蝕能力大。與鈷合金相比,鎳合金能在較高溫度與應(yīng)力下工作,尤其是在動(dòng)葉片場合。
鎳合金具有上述優(yōu)點(diǎn)與其本身的某些卓越性能有關(guān)。鎳為面心立方體,組織非常穩(wěn)定,從室溫到高溫不發(fā)生同素異型轉(zhuǎn)變;這對(duì)選作基體材料十分重要。眾所周知,奧氏體組織比鐵素體組織具有一系列的優(yōu)點(diǎn)。
鎳具有高的化學(xué)穩(wěn)定性,在500度以下幾乎不發(fā)生氧化,學(xué)溫下也不受溫氣、水及某些鹽類水溶液的作用。鎳在硫酸及yan酸中溶解很慢,而在硝酸中溶解很快。鎳具有很大的合金能力,甚至添加十余種合金元素也不出現(xiàn)有害相,這就為改善鎳的各種性能提供潛在的可能性。純鎳的力學(xué)性能雖不強(qiáng),但塑性卻極好,尤其是低溫下塑性變化不大。