高温合金属于航天材料嘛-高温合金属于航天材料嘛对吗
大家好,今天小编关注到一个比较有意思的话题,就是关于高温合金属于航天材料嘛的问题,于是小编就整理了1个相关介绍高温合金属于航天材料嘛的解答,让我们一起看看吧。
1、高温合金包括哪一类?
高温合金主要分类又被称为“超合金”
高温合金是指以铁、镍、钴为基,能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料;并具有较高的高温强度,良好的抗氧化和抗腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金为单一奥氏体组织,在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。
基于上述性能特点,且高温合金的合金化程度较高,又被称为“超合金”,是广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。按基体元素来分,高温合金又分为铁基、镍基、钴基等高温合金。铁基高温合金使用温度一般只能达到750~780℃,对于在更高温度下使用的耐热部件,则采用镍基和难熔金属为基的合金。 镍基高温合金在整个高温合金领域占有特殊重要的地位,它广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机最热端部件。
高温合金主要分类又被称为“超合金”
上海钢泽合金集团有限公司
高温合金定义
高温合金是指以铁、镍、钴为基,能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料;并具有较高的高温强度,良好的抗氧化和抗腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金为单一奥氏体组织,在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。
基于上述性能特点,且高温合金的合金化程度较高,又被称为“超合金”,是广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。按基体元素来分,高温合金又分为铁基、镍基、钴基等高温合金。铁基高温合金使用温度一般只能达到750~780℃,对于在更高温度下使用的耐热部件,则采用镍基和难熔金属为基的合金。 镍基高温合金在整个高温合金领域占有特殊重要的地位,它广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机最热端部件。
高温合金特性
高温环境下材料的各种退化速度都被加速,在使用过程中易发生组织不稳定、在温度和应力作用下产生变形和裂纹长大、材料表面的氧化腐蚀。
1、耐高温、耐腐蚀
高温合金所具有的耐高温、耐腐蚀等性能主要取决于它的化学组成和组织结构。 以GH4169 镍基变形高温合金为例,可看出GH4169 合金中铌含量高,合金中的铌偏析成都与冶金工艺直接相关,GH4169 基体为Ni-Gr 固溶体,含Ni 质量分数在50%以上可以承受1 000℃ 左右高温,与美国牌号Inconel718 相似,合金由γ 基体相、δ 相、碳化物和强化相γ#39;和γ″相组成。GH4169 合金的化学元素与基体结构显示了其强大的力学性能,屈服强度与抗拉强度都优于45 钢数倍,塑性也要比45 钢好。稳定的晶格结构和大量强化因子构造了其优良的力学性能。
Ni Cr Mo Ti Nb A l Fe
51. 96 17. 98 3. 07 0. 95 4. 82 0. 45 余
表1 GH4169 的主要化学成分( 质量分数%)
2、加工难度高
高温合金由于其复杂、恶劣的工作环境,其加工表面完整性对于其性能的发挥具有非常重要的作用。但是高温合金是典型难加工材料,其微观强化项硬度高,加工硬化程度严重,并且其具有高抗剪切应力和低导热率,切削区域的切削力和切削温度高,在加工过程中经常出现加工表面质量低、刀具破损非常严重等问题。在一般切削条件下,高温合金表层会产生硬化层、残余应力、白层、黑层、晶粒变形层等过大的问题。
高温合金主要分类
传统的划分高温合金材料可以根据以下3 种方式来进行: 按基体元素种类、合金强化类型、材料成型方式来进行划分。
1、按基体元素种类
⑴铁基高温合金
铁基高温合金又可称作耐热合金钢。 它的基体是Fe 元素,加入少量的Ni、Cr 等合金元素,耐热合金钢按其正火要求可分为马氏体、奥氏体、珠光体、铁素体耐热钢等。
⑵镍基高温合金
镍基高温合金的含镍量在一半以上,适用于1 000℃以上的工作条件,采用固溶、时效的加工过程,可以使抗蠕变性能和抗压抗屈服强度大幅提升。目前就高温环境使用的高温合金来分析,使用镍基高温合金的范围远远超过铁基和钴基高温合金用处。同时镍基高温合金也是我国产量最大、使用量最大的一种高温合金. 很多涡轮发动机的涡轮叶片及燃烧室,甚至涡轮增压器也使用镍基合金作为制备材料。半个多世纪以来,航空发动机所应用的高温材料承受高温能力从20 世纪40 年代末的750℃提高到90 年代末的1 200℃应该说,这一巨大提升也促使铸造工艺加工及表面涂层等方面快速发展。
⑶钴基高温合金
钴基高温合金是以钴为基体,钴含量大约占60%,同时需要加入Cr、Ni 等元素来提升高温合金的耐热性能,虽然这种高温合金耐热性能较好,但由于各个国家钴资源产量比较少,加工比较困难,因此用量不多。通常用于高温条件( 600 ~ 1 000℃) 和较长时间受极限复杂应力高温零部件,例如航空发动机的工作叶片、涡轮盘、燃烧室热端部件和航天发动机等。为了获得更优良的耐热性能,一般条件下要在制备时添加元素如W、MO、Ti、Al、Co,以保证其优越的抗热抗疲劳性。
2、合金强化类型
根据合金强化类型,高温合金可以分为固溶强化型高温合金和时效沉淀强化合金。
⑴固溶强化型
所谓固溶强化型即添加一些合金元素到铁、镍或钴基高温合金中,形成单相奥氏体组织,溶质原子使固溶体基体点阵发生畸变,使固溶体中滑移阻力增加而强化。有些溶质原子可以降低合金系的层错能,提高位错分解的倾向,导致交滑移难于进行,合金被强化,达到高温合金强化的目的。
⑵时效沉淀强化
所谓时效沉淀强化即合金工件经固溶处理,冷塑性变形后,在较高的温度放置或室温保持其性能的一种热处理工艺。例如:GH4169 合金,在650℃的最高屈服强度达1 000 MPa,制作叶片的合金温度可达950℃。
3、材料成型方式
通过材料成型方式划分有:铸造高温合金( 包括普通铸造合金、单晶合金、定向合金等) 、变形高温合金、粉末冶金高温合金( 包含普通粉末冶金和氧化物弥散强化高温合金)。
⑴铸造高温合金
采用铸造方法直接制备零部件的合金材料叫铸造高温合金。根据合金基体成分划分,可以分为铁基铸造高温合金、镍基铸造高温合金和钻基铸造高温合金3 种类型。按结晶方式划分,可以分为多晶铸造高温合金、定向凝固铸造高温合金、定向共晶铸造高温合金和单晶铸造高温合金等4 种类型。
⑵变形高温合金
目前仍然是航空发动机中使用最多的材料,在国内外应用都比较广泛,我国变形高温合金年产量约为美国的1 /8 [2] 。以GH4169 合金为例,它是国内外应用范围最多的一个主要品种. 我国主要在涡轮轴发动机的螺栓、压缩机及轮、甩油盘作为主要零件,随着其他合金产品的日益成熟,变形高温合金的使用量可能逐渐减少,但在未来数十年中仍然会是占主导地位。
⑶新型高温合金
包括粉末高温合金、钛铝系金属间化合物、氧化物弥散强化高温合金、耐蚀高温合金、粉末冶金及纳米材料等多种细分产品领域.
①第三代粉末高温合金的合金化程度提升,使其兼顾了前两代的优点,获得了更高的强度较低的损伤,粉末高温合金生产工艺日趋成熟,未来可能从以下几个方面开展: 粉末制备、热处理工艺、计算机模拟技术、双性能粉末盘;
②钛铝系金属间化合物已经开发到第四代,逐步向着多元微量和大量微元这两个方向拓展,德国的汉堡大学,日本京都大学,德国的GKSS 中心等都进行了广泛的研究,钛铝系金属间化合物现已应用于船舶、生物医用、体育用品领域;
③氧化物弥散强化高温合金是粉末高温合金一部分,正在生产研制的有近20 余种,具有较高的高温强度和低的应力系数,广泛的应用于燃气轮机耐热抗氧化部件、先进航空发动机、石油化工反应釜等;
④耐蚀高温合金主要用于替代耐火材料和耐热钢,应用于建筑及航天航空领域。
高温合金包括超合金和高温结构钢。
因为高温合金主要是指能在高温环境下使用的特殊合金材料,其中超合金是其中的一个主要类别,具有优异的高温性能和耐腐蚀性能,可用于航空航天等领域;高温结构钢是一类能在高温环境下保持结构稳定的钢材,例如用于核电站的建设中。
此外,还有一些其他的高温合金材料,例如耐火合金、高温塑料等,都是在特定高温条件下表现出优异性能的特殊合金材料。
1 高温合金包括镍基合金、钴基合金、铁基合金和钛基合金。
2 这些合金都是为了在高温情况下具有优秀的力学性能、耐氧化性和抗腐蚀性而设计的。
3 镍基合金是高温合金中应用最广的一类,广泛应用于航空、能源等领域;钴基合金具有极高的耐热性和抗腐蚀性,被广泛应用于高温工具、模具等领域;铁基合金具有较好的热膨胀性、强度和韧性,在航空航天领域有广泛的应用;钛基合金具有高强度、高韧性和优异的耐腐蚀性,在航空、生物医学等领域有广泛的应用。
高温合金主要分为三类:
1.镍基高温合金:具有良好的耐高温蠕变、高温氧化和抗热腐蚀性能,广泛应用于航空航天、石油化工、能源等领域。
2.钴基高温合金:与镍基高温合金相比,钴基合金具有更高的抗热疲劳性能和更好的耐磨损性能,适用于涡轮机组件和喷气发动机中的耐热部件。
3.铁基高温合金:通常由铁、钴、镍等元素组成,具有良好的耐高温和抗热腐蚀性能,适用于热加工、高温氧化和热腐蚀等领域。
高温合金包括镍基高温合金、钴基高温合金、铁基高温合金和钛基高温合金等几类。
这是因为高温合金是指可在高温环境下稳定使用的金属材料,通常要求材料具有高强度、高温变形能力和抗氧化腐蚀性能等特性,因此需要经过特殊合金化设计和制造工艺,才能满足不同应用需求。
除了上述几类高温合金,也有一些新型金属陶瓷复合材料和纳米材料正在研制和应用中,具有更加优异的高温稳定性和机械性能,是未来研究方向之一。
关于高温合金属于航天材料嘛和高温合金属于航天材料嘛对吗的介绍到此就结束了,不知道你从中找到你需要的信息了吗 ?如果你还想了解更多这方面的信息,记得收藏关注本站。 高温合金属于航天材料嘛的介绍就聊到这里吧,感谢你花时间阅读本站内容,更多关于高温合金属于航天材料嘛对吗、高温合金属于航天材料嘛的信息别忘了在本站进行查找喔。
[免责声明]本文来源于网络,不代表本站立场,如转载内容涉及版权等问题,请联系邮箱:3801085100#qq.com,#换成@即可,我们会予以删除相关文章,保证您的权利。 转载请注明出处:http://www.cnshenyu.com/caiizhi/jshj/33540.html