高温合金——涡轮增压的航空材料DNA(K477铸造高温合金)
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本文导读目录:
高温合金——涡轮增压的航空材料DNA
高温合金最先是由英美国家在二战爆发前开始研发的。
英国早期研制了Ni3(Al,Ti)强化的Nimonic80系列合金,用作涡轮喷气发动机涡轮叶片材料。
归纳起来,高温合金按其物理特性大致分为三类:。
耐腐蚀型:in738,in792,Rene80。
近年,随着定向凝固、单晶生长、粉末冶金、机械合金化、陶瓷型芯、等温锻造等新型工艺的研究成功,推动了高温合金的迅猛发展。
其中定向凝固技术最为突出,采用定向凝固工艺制出的定向、单晶合金,其使用温度可接近初熔点的90%。
目前第四代单晶高温合金使用温度已经达到约1100℃。
在高温考验面前,值得一提的是一位轻量级的后起之秀耐高温能力在650℃-750℃的钛铝合金Ti-48Al-2Cr-2Nb。
钛铝合金最大的优点是轻巧,仅仅制造了一款发动机的最后两级低压涡轮叶片,就使得单台发动机减重约200磅,节油20%,氮化物排放量减少80%,噪音显著降低。
2007年用于波音787飞机并试飞成功,2009年正式投入商业运营,成为当时航空与材料领域轰动性的进展。
而这一材料也已经应用到汽车涡轮增压发动机的叶片上,显著地提高了汽车发动机的低速扭矩及加速性能。
压轮应用:全能选手“王牌合金”与亲民“老司机”。
钛合金的应用在汽车行业也越来越受到重视,例如,在超重型的卡车及矿山机械作业车中已有大量钛合金压轮在运用。
轴承作为各种机械运动的支撑,其工作环境可能是超高温,超低温,强腐蚀,也可能是强冲击,超高速,强磨损等等。
在所有球轴承中,航空发动机的主轴轴承是对高温,高速性能要求是最高的,能承载每分钟30万转的高转速。
热等静压的氮化硅陶瓷材料为工作温度高于550摄氏度带来希望。
目前,陶瓷材料的滚珠轴承已成功的应用在霍尼韦尔的汽车涡轮增压器上。
气比油粘滞性小,耐高温,无污染,因而可用于高速机器、仪器及放射性装置中。
目前,霍尼韦尔已经成功地将航空的空气轴承技术引入到新能源车(氢燃料电池技术)的电子增压器中,完全避免了任何机油或油脂对燃料电池的腐蚀。
轴承内部没有任何金属与金属之间的接触,如果供给的空气清洁、且没有油和水,将确保实际上无限的寿命。
由于没有机械接触,磨损程度降到了最低,从而确保精度始终保持稳定。
空气轴承能够支撑很大的负载,所以使得它们能够被应用于很多行业的机械工具中。
高温合金防护涂层至今已由第一代固体包埋渗铝发展到第二代二元或多元共渗,其中Pt-Al涂层最有名。
70年代美国研制出第三代MCrAlY(M=Ni、Fe、Co)涂层。
截止20世纪末,第四代隔热(热障)涂层研制成功并已开始得到广泛应用,热障涂层的隔热作用,可使金属基体表面温度降低200℃左右,即可使涡轮叶片相应提高其使用温度,从而大大提高发动机的推力或推重比。
同时,在氧化物涂层与合金基体之间的MCrAlY结合层,可以满足使用部件抗高温腐蚀性能要求和寿命要求。
目前,正在有多种尝试在涡轮增压器上使用高温合金防护涂层,并在努力使之降到汽车厂商可接受的成本范围。
K477铸造高温合金
大象新闻东方今报首席记者吴净净爆款频出的中国节日系列团队,携“2022中秋奇妙游”再出新作。
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节目播出前后,河南的中秋晚会又来整活了、陈立农中秋唱出乡愁的味道、中秋奇妙游今晚播出、这个中秋很奇妙等话题冲上热搜榜。
简述高温合金的制造工艺
综合处理高温合金的性能同合金的组织有密切关系,而组织是受金属热处理控制的。
沉淀强化型合金通常经过固溶处理和时效处理。
有些合金在时效处理前还要经过一两次中间处理。
固溶处理首先是为了使第二相溶入合金基体,以。
目前广泛应用的合金,在时效处理前多经过1050~1100℃中间处理。
中间处理的主要作用是在晶界析出碳化物和膜以改善晶界状态,与此同时有的合金还析出一些颗粒较大的相与时效处理时析出的细小相形成合理搭配。
时效处理的目的是使过饱和固溶体均匀析出相或碳化物(钴基合金)以提高高温强。
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