镍基高温合金的用途(K438铸造镍基高温合金材料介绍)

今天给各位分享镍基高温合金的用途的知识，其中也会对K438铸造镍基高温合金材料介绍进行分享，希望能对你有所帮助！

本文导读目录：

1、镍基高温合金的用途

2、K438铸造镍基高温合金材料介绍

3、镍基高温合金钎料成分设计及钎焊工艺试验

镍基高温合金的用途

　　铸造高温合金牌号：K213、K403、K417、K417G、K418、K418B、K423、K424、K438、K465、K4169、K4163、K644、MAR-M246、MA956等。

K438铸造镍基高温合金材料介绍

　　YB/T5248-1993《铸造高温合金母合金。

　　采用真空感应炉熔炼母合金，经真空感应炉重熔，用熔模精密铸造法铸造。

　　该合金已通过国家鉴定，并在几家工厂正式投产，制造了几万片涡轮叶片，投入使用。

　　航空发动机改为舰用和陆用时，亦选用该合金制作涡轮工作叶片和导向叶片。

　　铸造性能良好，可铸出小余量的精铸涡轮叶片及其他零件。

　　1120℃，2h，空冷+850℃，24h，空冷。

　　厚大叶片固溶处理后必须鼓风冷却，如果冷却速度缓慢，合金的持久性能将明显下降。

　　无余量精铸零件热处理过程中应控制热处理气氛，使之不发生表面合金元素贫化、氧化或者晶间腐蚀等现象。

　　零件涂料浆后可结合热处理制度进行热扩散处理。

　　另外也可采用铂-铬-铝涂层，电镀7m铂层后，再渗铬铝涂层，可使合金的耐热腐蚀性能提高一倍以上。

　　此外，涡轮叶片的榫齿可进行喷丸强化处理，以提高疲劳性能。

镍基高温合金钎料成分设计及钎焊工艺试验

　　【摘要】：随着航空航天技术的发展,飞机航程和发动机推重比的不断提高,对于结构材料的性能要求也越来越苛刻。

　　镍基高温合金具有优异高温强度、良好抗氧化腐蚀性能的特点而被广泛应用于航空航天领域。

　　镍基高温合金的实际应用中离不开各部件的焊接工作,钎焊作为一种方便有效率的焊接方法常被用于连接镍基高温合金。

　　镍基钎料因其钎焊接头强度高,抗氧化腐蚀性能良好,服役温度高以及低成本的优点,成为镍基高温合金钎焊中使用最为广泛的钎料。

　　同时镍基钎料可通过快冷技术被制备成非晶箔带,相比传统的粉状及膏状晶体钎料,非晶镍基钎料具有成分均匀、厚度薄和扩散效率高的优点,因此更适用于镍基高温合金的钎焊。

　　本课题基于团簇加连接原子模型及非晶形成能力的24电子判据,设计了[B-Ni_(9-x)Cr_x]BSiNi(x0,1,2)和[Cr-Ni_(12)]B_2Cr+[B-Ni_7Cr_2]BSiNi两种团簇类型,四种Ni-Cr-Si-B系钎料,并将其制备成宽度为5mm,厚度为50m的镍基钎料箔带。

　　采用[Cr-Ni_(12)]B_2Cr+[B-Ni_7Cr_2]BSiNi镍基钎料箔带对GH4169镍基高温合金以及采用[B-Ni_(9-x)Cr_x]BSiNi(x0,1,2)镍基钎料箔带对K4169镍基高温合金分别进行了同种材料真空钎焊。

　　探究了钎焊工艺(钎焊时间、钎焊温度)对GH4169钎焊合金的界面接头微观组织及力学性能的影响。

　　研究了不同Cr含量对钎料箔带组织和非晶形成能力的影响,以及分析了不同Cr含量钎料所钎焊K4169合金接头的组织、剪切强度和断口形貌的演变。

　　钎焊接头可分为钎缝(BrazedSeam,BS)以及扩散区(DiffusionZone,DZ)。

　　GH4169合金接头钎缝由-Ni固溶体组成。

　　一次碳化物(NbC,TiC)和富(Nb、Mo、Cr)硼化物在扩散区形成。

　　随着扩散距离增加或钎焊时间延长导致基体中B含量降低,由于Nb、Mo相较于Cr具有更强的硼化物形成能力,而优先在扩散区生成富(Nb、Mo)硼化物。

　　粗大析出相(Laves相、相和硼化物相)在1240C接头中形成。

　　GH4169合金接头的力学性能主要由扩散区脆性硼化物决定。

　　接头在1150C时剪切强度为602MPa,随即在1180C时由于接头扩散区硼化物增多而下降至500MPa,在1210C时扩散区硼化物逐渐消除而增加至624MPa。

　　GH4169合金接头最高剪切强度在1240C时获得为824MPa,界面组织的均匀化极大地提高了接头力学性能。

　　随着钎焊时间从10min延长至40min,扩散区中脆性硼化物减少,GH4169合金接头强度从566MPa增加至624MPa。

　　[B-Ni_(9-x)Cr_x]BSiNi(x0,1,2)三种不同Cr含量镍基钎料中,[B-Ni_9]BSiNi和[B-Ni_8Cr_1]BSiNi钎料的组织均匀,而[B-Ni_7Cr_2]BSiNi钎料中有黑色块状CrB相生成。

　　同时钎料的非晶形成能力随着Cr含量的增加而降低,与24电子准则预测结果相符合。

　　采用[B-Ni_7Cr_2]BSiNi钎料1150C/20min条件下得到K4169合金接头的钎缝由镍固溶体、CrB相以及Nb_6Ni_(16)Si_7相组成。

　　Cr能通过产生空位聚集促进母材中Nb向钎缝扩散,故钎缝中Nb_6Ni_(16)Si_7相的量随着钎料Cr含量的增加而增加。

　　针状富Cr硼化物和一次碳化物MC(NbC,TiC)在扩散区处形成,且扩散区中富Cr硼化物随着钎料中Cr含量提高而增多。

　　K4169合金接头在使用[B-Ni_9]BSiNi钎料时获得最高剪切强度689MPa,使用[B-Ni_8Cr_1]BSiNi钎料时接头强度降至562MPa,因为扩散区较多的富Cr硼化物损害了接头的力学性能。

　　当使用[B-Ni_7Cr_2]BSiNi钎料时,接头强度最低为450MPa,钎缝中连续的析出相(Nb_6Ni_(16)Si_7相和CrB相)严重降低了接头的强度。

　　所有接头均断裂在扩散区或钎缝处,并呈现出准解理断裂和脆性断裂模式。

　　扩散区中Laves相和硼化物相以及钎缝中连续的析出相(Nb_6Ni_(16)Si_7相和CrB相)在外力作用下容易形成微裂纹,随即裂纹扩展,从而成为接头失效的源头。

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