Die Hauptklassifikation der Hochtemperaturlegierungen wird auch „Superlegierungen“ genannt.
Hochtemperaturlegierung bezieht sich auf eine Art Metallmaterial auf der Basis von Eisen, Nickel und Kobalt, das bei hohen Temperaturen über 600 Grad und unter bestimmten Belastungen über einen langen Zeitraum arbeiten kann; und verfügt über eine hohe Hochtemperaturfestigkeit, gute Antioxidations- und Korrosionsschutzeigenschaften, ein gutes Ermüdungsverhalten, Bruchzähigkeit und andere umfassende Eigenschaften. Hochtemperaturlegierungen haben eine einzelne Austenitstruktur und weisen bei verschiedenen Temperaturen eine gute strukturelle Stabilität und Betriebszuverlässigkeit auf.
Aufgrund der oben genannten Leistungsmerkmale und des hohen Legierungsgrads von Hochtemperaturlegierungen werden sie auch „Superlegierungen“ genannt und sind ein wichtiger Werkstoff, der in der Luft- und Raumfahrt, der Erdölindustrie, der chemischen Industrie und auf Schiffen weit verbreitet ist. Nach den Matrixelementen werden Hochtemperaturlegierungen in Eisenbasis-, Nickelbasis-, Kobaltbasis- und andere Hochtemperaturlegierungen unterteilt. Die Betriebstemperatur von Hochtemperaturlegierungen auf Eisenbasis kann im Allgemeinen nur 750 bis 780 Grad erreichen. Für hitzebeständige Teile, die bei höheren Temperaturen eingesetzt werden, werden Legierungen auf Nickel- und Refraktärmetallbasis verwendet. Eine besonders wichtige Stellung im gesamten Bereich der Hochtemperaturlegierungen nehmen Nickelbasis-Hochtemperaturlegierungen ein. Sie werden häufig zur Herstellung der heißesten Komponenten von Flugzeugtriebwerken und verschiedenen Industriegasturbinen verwendet.
Eigenschaften der Hochtemperaturlegierung
In Umgebungen mit hohen Temperaturen werden verschiedene Abbauraten von Materialien beschleunigt. Während des Gebrauchs kann es zu Gewebeinstabilität, Verformung und Risswachstum unter Einwirkung von Temperatur und Spannung sowie zu oxidativer Korrosion der Materialoberfläche kommen.
1. Hohe Temperaturbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit
Die Hochtemperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und andere Eigenschaften von Hochtemperaturlegierungen hängen hauptsächlich von ihrer chemischen Zusammensetzung und Organisationsstruktur ab. Am Beispiel der verformten Hochtemperaturlegierung GH4169 auf Nickelbasis ist ersichtlich, dass der Niobgehalt in der Legierung GH4169 hoch ist. Die Ausscheidung von Niob in der Legierung steht in direktem Zusammenhang mit dem metallurgischen Prozess. Die Matrix von GH4169 ist eine feste Ni-Gr-Lösung, und ein Massenanteil von Ni mit mehr als 50 % kann toleriert werden. Bei einer hohen Temperatur von etwa 1 000 Grad ähnelt es der amerikanischen Marke Inconel718. Die Legierung besteht aus Matrixphase, δ-Phase, Karbid und Verstärkungsphase ' und ″. Die chemischen Elemente und die Matrixstruktur der GH4169-Legierung zeigen ihre starken mechanischen Eigenschaften. Die Streckgrenze und Zugfestigkeit sind um ein Vielfaches besser als bei 45er-Stahl, und auch die Plastizität ist besser als bei 45er-Stahl. Die stabile Gitterstruktur und eine Vielzahl von Verstärkungsfaktoren tragen zu seinen hervorragenden mechanischen Eigenschaften bei.
2. Hohe Verarbeitungsschwierigkeiten
Aufgrund der komplexen und rauen Arbeitsumgebung spielt die Integrität der bearbeiteten Oberfläche von Hochtemperaturlegierungen eine sehr wichtige Rolle für ihre Leistung. Hochtemperaturlegierungen sind jedoch typischerweise schwer zu bearbeitende Materialien. Sie weisen eine hohe Mikrohärte, starke Kaltverfestigung, eine hohe Scherfestigkeit und eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Die Schnittkraft und Schnitttemperatur im Schnittbereich sind hoch, was bei der Bearbeitung häufig vorkommt. Die bearbeitete Oberflächenqualität ist gering und das Werkzeug wird stark beschädigt. Unter normalen Schnittbedingungen führt die Oberflächenschicht der Hochtemperaturlegierung zu übermäßigen Problemen wie gehärteter Schicht, Eigenspannung, weißer Schicht, schwarzer Schicht und Kornverformungsschicht.
