¿Qué material es la aleación de alta temperatura? ¿Qué incluyen principalmente los materiales de aleación de alta temperatura?
Las aleaciones de alta temperatura son un tipo de aleación que se utiliza en entornos de alta temperatura, estrés mecánico severo y oxidación y corrosión. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, las aleaciones de alta temperatura han formado gradualmente seis partes relativamente completas.
1. Aleación deformada a alta temperatura
La aleación deformada a alta temperatura se refiere a un tipo de aleación que puede procesarse mediante deformación en frío y en caliente, tiene un rango de temperatura de funcionamiento de -253 ~ 1320 grados, tiene buenas propiedades mecánicas, indicadores integrales de resistencia y tenacidad, y tiene alta propiedades antioxidantes y anticorrosión. Según su proceso de tratamiento térmico, se puede dividir en aleación reforzada con solución sólida y aleación reforzada con envejecimiento.
1. Aleación reforzada con solución sólida
El rango de temperatura de funcionamiento es de 900 a 1300 grados y la temperatura máxima de antioxidación alcanza los 1320 grados. Por ejemplo, la aleación GH128 tiene una resistencia a la tracción de 850 MPa y un límite elástico de 350 MPa a temperatura ambiente; una resistencia a la tracción de 140 MPa y un alargamiento del 85 % a 1000 grados; una vida útil de 200 horas y un alargamiento del 40 % a 1000 grados y una tensión de 30 MPa. Las aleaciones en solución sólida se utilizan generalmente para fabricar cámaras de combustión, carcasas y otros componentes de motores de aviación y aeroespaciales.
2. Aleación reforzada con el envejecimiento
La temperatura de funcionamiento es de -253~950 grados y generalmente se utiliza para fabricar piezas estructurales como discos de turbinas y palas para motores de aviación y aeroespaciales. La aleación utilizada para fabricar discos de turbina tiene una temperatura de trabajo de -253~700 grados y se requiere que tenga buena resistencia a altas y bajas temperaturas y a la fatiga. Por ejemplo: la aleación GH4169 tiene un límite elástico máximo de 1000 MPa a 650 grados; La temperatura de la aleación para fabricar hojas puede alcanzar los 950 grados. Por ejemplo: la aleación GH220 tiene una resistencia a la tracción de 490 MPa a 950 grados y una vida útil de más de 40 horas a 940 grados y 200 MPa.
Las superaleaciones deformadas proporcionan principalmente piezas forjadas estructurales, tortas, anillos, barras, placas, tuberías, tiras y alambres para las industrias aeroespacial, de aviación, de energía nuclear y civil del petróleo.
2. Fundición de aleaciones de alta temperatura.
Las aleaciones fundidas de alta temperatura se refieren a un tipo de aleaciones de alta temperatura que pueden o solo pueden formarse mediante métodos de fundición. Sus principales características son:
1. Tiene una gama de composición más amplia. Dado que no es necesario considerar su rendimiento en el procesamiento de deformación, el diseño de la aleación puede centrarse en optimizar su rendimiento. Por ejemplo, para aleaciones de alta temperatura a base de níquel, la composición se puede ajustar para que el contenido alcance el 60% o más, de modo que la aleación aún pueda mantener excelentes propiedades a temperaturas de hasta el 85% del punto de fusión de la aleación. .
2. Tiene un campo de aplicación más amplio. Debido a las ventajas especiales del método de fundición, las piezas fundidas de aleación de alta temperatura con forma casi neta o sin margen se pueden diseñar y fabricar con cualquier estructura y forma complejas de acuerdo con las necesidades de uso de las piezas.
Según la temperatura de servicio de las aleaciones de fundición, se pueden dividir en las tres categorías siguientes:
Categoría 1: aleaciones de alta temperatura fundidas con cristales equiaxiales utilizadas a -253~650 grados. Este tipo de aleación tiene buenas propiedades integrales en una amplia gama de temperaturas, especialmente a bajas temperaturas, donde tanto la resistencia como la plasticidad se mantienen sin degradación. Por ejemplo, la aleación K4169, que se utiliza en grandes cantidades en motores de aviación y aeroespaciales, tiene una resistencia a la tracción de 1000 MPa a 650 grados, un límite elástico de 850 MPa y una plasticidad a la tracción del 15 %; La vida útil bajo tensión de 620 MPa a 650 grados es de 200 horas. Se ha utilizado para fabricar carcasas de difusores en motores aeroespaciales y piezas estructurales complejas para diversas bombas en motores aeroespaciales.
Categoría 2: aleaciones de alta temperatura fundidas con cristales equiaxiales utilizadas entre 650 y 950 grados. Este tipo de aleación tiene altas propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión en caliente a altas temperaturas. Por ejemplo, la aleación K419 tiene una resistencia a la tracción superior a 700 MPa y una plasticidad a la tracción superior al 6 % a 950 grados; A 950 grados, el límite de resistencia máxima durante 200 horas es superior a 230 MPa. Este tipo de aleación es adecuado para su uso como álabes de turbinas de motores de aviones, álabes guía y turbinas fundidas integralmente.
Categoría III: Cristal columnar solidificado direccionalmente y aleaciones monocristalinas de alta temperatura utilizadas en 950-1100 grado. Este tipo de aleación tiene excelentes propiedades integrales y propiedades antioxidantes y anticorrosión en caliente en este rango de temperaturas. Por ejemplo, la aleación monocristalina DD402 tiene una vida útil de más de 100 horas bajo una tensión de 1100 grados y 130 MPa. Este es el material para álabes de turbina más popular utilizado en China y es adecuado para fabricar álabes de turbina de primera etapa para nuevos motores de alto rendimiento.
Con la mejora continua de la tecnología de fundición de precisión, también surgen constantemente nuevos procesos especiales. La tecnología de fundición de grano fino, la tecnología de solidificación direccional y la tecnología CA para piezas estructurales complejas de paredes delgadas han mejorado enormemente el nivel de fundición de aleaciones de alta temperatura y su alcance de aplicación ha seguido aumentando.
3. Aleaciones de alta temperatura para pulvimetalurgia.
Los productos de polvo de aleación de alta temperatura se fabrican utilizando polvo de aleación atomizado de alta temperatura, prensado isostático en caliente o prensado isostático en caliente y luego forjado. Al utilizar el proceso de pulvimetalurgia, debido a las pequeñas partículas de polvo y la rápida velocidad de enfriamiento, la composición es uniforme, sin macrosegregación y los granos son pequeños, el rendimiento del procesamiento en caliente es bueno, la tasa de utilización del metal es alta y el costo es bajo. , se mejoran especialmente el límite elástico y las propiedades de fatiga de la aleación. Gran mejora.
La superaleación de pulvimetalurgia FGH95 tiene una resistencia a la tracción de 1500 MPa a 650 grados y una vida útil de más de 50 horas bajo una tensión de 1034 MPa. Actualmente es la superaleación de pulvimetalurgia de placas de mayor resistencia en condiciones de trabajo de 650 grados. Las aleaciones de pulvimetalurgia de alta temperatura pueden satisfacer los requisitos de motores con mayores niveles de tensión y son los materiales elegidos para componentes de alta temperatura como discos de turbina, discos de compresor y deflectores de turbina en motores con altas relaciones empuje-peso.
4. Aleación de refuerzo por dispersión de óxido (ODS)
Es una aleación especial de alta temperatura formada mediante un proceso único de aleación mecánica (MA). Las fases de refuerzo de dispersión de óxido ultrafinas (menos de 50 nm) con fases de refuerzo de dispersión de óxido ultraestables a altas temperaturas se dispersan uniformemente en la matriz de aleación. La resistencia de su aleación aún se puede mantener en condiciones cercanas al punto de fusión de la propia aleación y tiene excelentes propiedades de fluencia a alta temperatura, resistencia superior a la oxidación a alta temperatura y resistencia a la corrosión por carbono y azufre.
Actualmente existen tres tipos principales de aleaciones SAO que se han producido comercialmente:
La aleación MA956 se puede utilizar a temperaturas de hasta 1350 grados en una atmósfera oxidante, ocupando el primer lugar entre las aleaciones de alta temperatura en términos de resistencia a la oxidación, la corrosión por carbono y azufre. Puede utilizarse para revestir la cámara de combustión de motores de aviones.
La aleación MA754 se puede utilizar a temperaturas de hasta 1250 grados en una atmósfera oxidante y mantiene una resistencia a altas temperaturas muy alta y resistencia a la corrosión del vidrio medio alcalino. Actualmente se utiliza para fabricar anillos de engranajes guía y palas guía para motores de aviones.
La aleación MA6000 tiene una resistencia a la tracción de 222 MPa y un límite elástico de 192 MPa a 1100 grados; la resistencia de 1000-horas a 1100 grados es de 127 MPa, ocupando el primer lugar entre las aleaciones de alta temperatura y puede usarse en palas de motores aeroespaciales.
5. Materiales compuestos intermetálicos de alta temperatura.
Los materiales intermetálicos de alta temperatura son un tipo de materiales de alta temperatura específicos para la luz con importantes perspectivas de aplicación que han sido investigados y desarrollados recientemente. Durante más de diez años, la investigación básica sobre compuestos intermetálicos, diseño de aleaciones, desarrollo de procesos e investigación de aplicaciones ha madurado, especialmente en la tecnología de preparación y procesamiento, endurecimiento y refuerzo de materiales de las series Ti-Al, Ni-Al y Fe-Al. , las propiedades mecánicas y la investigación de aplicaciones han logrado logros notables.
La aleación a base de Ti3Al (TAC-1), la aleación a base de TiAl (TAC-2) y la aleación a base de Ti2AlNb tienen baja densidad (3,8 ~ 5,8 g/cm3), alta temperatura y alta resistencia, alta acero. y excelente resistencia a la oxidación y resistencia a la fluencia. Ventajas: Puede reducir el peso de las piezas estructurales entre un 35 y un 50%. La aleación a base de Ni3Al, MX-246 tiene buena resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste y resistencia a la cavitación, lo que muestra excelentes perspectivas de aplicación. La aleación a base de Fe3Al tiene buena resistencia a la oxidación y la corrosión, alta resistencia a temperaturas medias (menos de 600 grados) y bajo costo. Es un nuevo material que puede sustituir parcialmente al acero inoxidable.
