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高温合金——高端装备制造的关键材料

作者: 点击:49 发布时间:2021-04-19

    高温合金分为760℃、1200℃和1500℃三种材料,抗拉强度为800MPa。也就是说,高温金属材料是指在760-1500℃或以上的温度下,在一定的应力条件下长期工作,具有优异的高温强度、良好的抗氧化性和热腐蚀性、良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能的高温金属材料,已成为军用和民用燃气轮机热端部件不可替代的关键材料。

高温合金,也称为高温合金,用于550-1100°C的温度范围。镍基合金Nimonic 75早于20世纪40年代在英国开发,用作燃气涡轮发动机的涡轮叶片材料。从1945年到1975年,高温合金得到了长足的发展。汽轮机进口温度每年平均升高15℃。随着合金化程度的提高,高温合金的锻造变形越来越困难,铸造合金逐渐得到发展和应用。镍基铸造合金具有高温强度高、组织稳定、热疲劳性能好等优点,是制造涡轮叶片和导叶的理想材料。自20世纪60年代初定向凝固铸造涡轮叶片以来,由于消除了垂直于应力方向的横向晶界,叶片的热疲劳寿命、蠕变断裂寿命和塑性分别提高了8倍、2倍和4倍多。定向凝固单晶涡轮叶片的晶界完全消除,工作温度比普通铸造涡轮叶片提高近100℃。

以钨、钼、钽、铌为基体,加入固溶体强化元素,经碳化物析出和热加工形成高温强化材料。W-Mo和nb-W-ta合金的熔点和高温强度远高于高温合金和弥散强化合金。W-Mo和nb-W-ta合金在1316℃时的抗拉强度分别达到510mpa和210mpa(约51kg/mm2和21kg/mm2)。钼合金在1093℃下的抗拉强度也可达到490mpa(约49kg/mm2),是制造航空燃气轮机涡轮叶片、导叶和燃烧室的优良材料。缺点是受高温空气侵蚀易脆化,必须在涂层保护下使用。铌合金用于制造火箭发动机的燃烧室和喷管,钽也用于制造高温零件。用钨合金丝或钨纤维增强高温合金制成的高温复合材料可以弥补难熔合金的缺点,可以作为先进燃气轮机的涡流材料