Auf welche Art von Legierung bezieht sich die Hochtemperaturlegierung auf Nickelbasis?
Als Hochtemperaturlegierungen auf Nickelbasis werden Hochtemperaturlegierungen bezeichnet, die Nickel als Matrix verwenden (der Gehalt beträgt im Allgemeinen mehr als 50 %) und eine hohe Festigkeit sowie eine gute Beständigkeit gegen Oxidation und Gaskorrosion im Bereich von 650 bis 1000 Grad aufweisen. Nickelbasierte Hochtemperaturlegierungen (im Folgenden Nickelbasislegierungen genannt) wurden Ende der 1930er Jahre entwickelt. Das Vereinigte Königreich produzierte erstmals 1941 die Nickelbasislegierung Nimonic 75 (Ni-20Cr-0.4Ti). Um die Kriechfestigkeit zu verbessern, wurde Aluminium zur Entwicklung von Nimonic 80 (Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al) hinzugefügt. Die Vereinigten Staaten entwickelten Mitte der 22er Jahre, die Sowjetunion Ende der 40er Jahre und China Mitte der 24er Jahre ebenfalls Legierungen auf Nickelbasis.
Verformung
Verformte Hochtemperaturlegierung bezieht sich auf einen Legierungstyp, der durch Heiß- und Kaltverformung verarbeitet werden kann, einen Betriebstemperaturbereich von -253 ~ 1320 Grad hat, gute mechanische Eigenschaften, umfassende Festigkeits- und Zähigkeitsindikatoren und hohe Eigenschaften aufweist Antioxidations- und Korrosionsschutzeigenschaften. Je nach Wärmebehandlungsprozess kann es in kristallverfestigte Legierungen und alterungsverstärkte Legierungen unterteilt werden.
1. Durch feste Lösung verstärkte Legierung
Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen 900 und 1300 Grad und die maximale Antioxidationstemperatur erreicht 1320 Grad. Beispielsweise hat die GH128-Legierung eine Zugfestigkeit von 850 MPa und eine Streckgrenze von 350 MPa bei Raumtemperatur; eine Zugfestigkeit von 140 MPa und eine Dehnung von 85 % bei 1000 Grad; eine dauerhafte Lebensdauer von 200 Stunden und eine Dehnung von 40 % bei 1000 Grad und 30 MPa Belastung. Legierungen in fester Lösung werden im Allgemeinen zur Herstellung von Brennkammern, Gehäusen und anderen Komponenten von Luft- und Raumfahrtmotoren verwendet.
2. Alterungsverstärkte Legierung
Die Betriebstemperatur beträgt -253~950 Grad und wird im Allgemeinen zur Herstellung von Strukturteilen wie Turbinenscheiben und -schaufeln für Luft- und Raumfahrtmotoren verwendet. Die zur Herstellung von Turbinenscheiben verwendete Legierung hat eine Arbeitstemperatur von -253~700 Grad und muss eine gute Hoch- und Tieftemperaturfestigkeit und Ermüdungsbeständigkeit aufweisen. Beispiel: Die Legierung GH4169 hat eine maximale Streckgrenze von 1000 MPa bei 650 Grad; Die Legierungstemperatur zur Herstellung von Klingen kann 950 Grad erreichen. Beispiel: Die GH220-Legierung hat eine Zugfestigkeit von 490 MPa bei 950 Grad und eine Lebensdauer von mehr als 40 Stunden bei 940 Grad und 200 MPa.
Verformte Superlegierungen liefern hauptsächlich strukturelle Schmiedeteile, Kuchen, Ringe, Stangen, Platten, Rohre, Bänder und Drähte für die Luft- und Raumfahrt-, Luftfahrt-, Kernenergie- und Erdölindustrie.
Gießen
Unter Guss-Hochtemperaturlegierungen versteht man eine Art von Hochtemperaturlegierungen, die durch Gussverfahren oder nur durch Gussverfahren geformt werden können. Seine Hauptmerkmale sind:
1. Bei einem breiteren Zusammensetzungsbereich besteht keine Notwendigkeit, die Verformungsverarbeitungsleistung zu berücksichtigen, und das Design der Legierung kann sich auf die Optimierung ihrer Leistung konzentrieren. Beispielsweise kann bei Hochtemperaturlegierungen auf Nickelbasis die Zusammensetzung so angepasst werden, dass der '-Gehalt 60 % oder mehr erreicht, sodass die Legierung bei Temperaturen bis zu 85 % des Schmelzpunkts der Legierung noch hervorragende Eigenschaften beibehalten kann .
2. Es hat ein breiteres Anwendungsfeld. Aufgrund der besonderen Vorteile des Gussverfahrens können Gussteile aus Hochtemperaturlegierungen mit nahezu endförmiger Form oder ohne Spielraum mit jeder komplexen Struktur und Form entsprechend den Verwendungsanforderungen der Teile entworfen und hergestellt werden.
Entsprechend der Gebrauchstemperatur von Gusslegierungen können diese in die folgenden drei Kategorien eingeteilt werden:
Kategorie 1: Gleichachsige Kristallguss-Hochtemperaturlegierungen, die bei -253~650 Grad verwendet werden. Diese Legierungen weisen über einen weiten Temperaturbereich, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, gute umfassende Eigenschaften auf und können Festigkeit und Plastizität ohne Verschlechterung aufrechterhalten. Beispielsweise hat die Legierung K4169, die in großen Mengen in Luft- und Raumfahrtmotoren verwendet wird, eine Zugfestigkeit von 1000 MPa bei 650 Grad, eine Streckgrenze von 850 MPa und eine Zugplastizität von 15 %; Die Lebensdauer unter 620 MPa Belastung bei 650 Grad beträgt 200 Stunden. Es wurde zur Herstellung von Diffusorgehäusen in Luft- und Raumfahrtmotoren und komplexen Strukturteilen für verschiedene Pumpen in Luft- und Raumfahrtmotoren verwendet.
Kategorie 2: Gleichachsige Kristallguss-Hochtemperaturlegierungen, die bei 650 bis 950 Grad verwendet werden. Diese Legierungen weisen hohe mechanische Eigenschaften und Heißkorrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen auf. Beispielsweise hat die K419-Legierung eine Zugfestigkeit von mehr als 700 MPa und eine Zugplastizität von mehr als 6 % bei 950 Grad; Bei 950 Grad liegt die Höchstfestigkeitsgrenze für 200 Stunden bei mehr als 230 MPa. Diese Art von Legierung eignet sich für den Einsatz als Turbinenschaufeln, Leitschaufeln und integral gegossene Turbinen von Flugzeugtriebwerken.
Kategorie III: gerichtet erstarrte säulenförmige Kristalle und einkristalline Superlegierungen, die bei 950 bis 1100 Grad verwendet werden. Diese Legierungen weisen in diesem Temperaturbereich hervorragende umfassende Eigenschaften, Oxidationsbeständigkeit und Heißkorrosionsbeständigkeit auf. Beispielsweise hat die Einkristalllegierung DD402 eine dauerhafte Lebensdauer von mehr als 100 Stunden unter einer Belastung von 1100 Grad und 130 MPa. Dies ist das heißeste in China verwendete Turbinenschaufelmaterial und eignet sich für die Herstellung von Turbinenschaufeln der ersten Stufe für neue Hochleistungstriebwerke.
Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Präzisionsgusstechnik entstehen auch immer wieder neue Spezialverfahren. Die Feinkorngusstechnologie, die gerichtete Erstarrungstechnologie und die CA-Technologie für komplexe dünnwandige Strukturteile haben das Niveau des Gießens von Hochtemperaturlegierungen erheblich verbessert und ihr Anwendungsbereich hat sich weiter erweitert.
