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高温合金材料的技术难点与创新

作者: 点击:517 发布时间:2023-06-16

    在高温环境下,材料的各种降解速率加快。高温合金在使用过程中,在温度和应力的作用下,容易引起组织的不稳定、变形和裂纹扩展、材料表面的氧化腐蚀等,其耐高温和耐腐蚀性能主要取决于其化学成分和显微组织。

高温合金材料的成分非常复杂,含有铬、铝等活性元素。在氧化或热腐蚀环境中,化学部分是稳定的。同时,加工后的零件表面会留下加工硬化、残余应力等缺陷,对材料的化学和力学性能产生非常不利的影响。高温合金由于合金化程度高,极易发生成分偏析,对铸造高温合金和变形高温合金的组织和性能有很大影响。高温合金由于其自身的特点,其加工工艺不同于普通金属材料。

高温合金的发展是合金理论和生产技术不断完善和创新的过程。合金强化与工艺强化相结合可以提高高温合金的材料性能。合金强化包括固溶强化、第二相强化剂晶界强化等;工艺强化包括改进熔炼、凝固结晶、热加工、热处理和表面处理等。

高温合金的生产过程主要包括熔炼、铸造和热处理。生产工艺对高温合金材料的力学性能有很大的影响。新工艺的引入往往使高温合金的性能得到飞跃,开发出一批新的高温合金,将推动下一代航空发动机和飞机的发展。旧合金还可以改善工艺,提高材料性能。

高温合金材料的制备技术仍处于不断的进步和创新之中。如熔炼过程采用真空感应+电渣重熔+真空熔炼三重工艺,真空自耗品熔炼采用先进的熔炼控制方法,采用柱状合金定向凝固和单晶合金工艺提高材料的高温强度,采用粉末冶金方法减少合金元素偏析,提高材料强度。此外,氧化物弥散强化高温合金和金属间高温材料也在不断发展和创新。