Определение и свойства сплава высокой температуры

Определение сплава высокой температуры

Высокотемпературный сплав относится к типу металлического материала на основе железа, никеля и кобальта, который может работать при высоких температурах выше 600°C и под определенным напряжением в течение длительного времени; и обладает высокой высокотемпературной прочностью, хорошими антиоксидантными и антикоррозийными свойствами, хорошей усталостной прочностью, хрупкостью и другими комплексными свойствами. Высокотемпературные сплавы имеют однородную аустенитную структуру и обладают хорошей структурной стабильностью и надежностью в эксплуатации при различных температурах.

На основе вышеуказанных характеристик производительности и высокой степени легирования жаропрочных сплавов, их также называют 'суперсплавами', и они являются важным материалом, широко используемым в авиации, аэрокосмической отрасли, нефтяной, химической промышленности и судостроении. В зависимости от матричных элементов, жаропрочные сплавы делятся на железные, никелевые, кобальтовые и другие жаропрочные сплавы. Рабочая температура железных жаропрочных сплавов обычно может достигать только 750~780°C. Для термостойких деталей, используемых при более высоких температурах, применяются никелевые и сплавы на основе тугоплавких металлов. Никелевые жаропрочные сплавы занимают особенно важное место во всей области жаропрочных сплавов. Они широко используются для производства самых горячих компонентов авиационных реактивных двигателей и различных промышленных газовых турбин.

Свойства сплавов высокой температуры

Различные скорости деградации материалов ускоряются в условиях высокой температуры. В процессе эксплуатации могут возникать нестабильность структуры, деформация и рост трещин под воздействием температуры и напряжения, а также окислительная коррозия поверхности материала.

1. Устойчивость к высоким температурам и коррозии

Высокая термостойкость, коррозионная стойкость и другие свойства жаропрительных сплавов в основном зависят от их химического состава и организационной структуры. Рассмотрим сплав на основе никеля GH4169 в качестве примера: можно увидеть, что содержание ниобия в сплаве GH4169 высоко, и сегрегация ниобия в сплаве напрямую связана с металлургическим процессом. Матрица GH4169 представляет собой твердое решение Ni-Gr, и массовая доля никеля, превышающая 50%, может быть допустима. При высокой температуре около 1000°C он аналогичен американскому бренду Inconel718. Сплав состоит из матричной фазы γ, фазы δ, карбида и усиливающих фаз γ' и γ″. Химические элементы и матричная структура сплава GH4169 демонстрируют его сильные механические свойства. Упругая прочность и прочность на разрыв в несколько раз лучше, чем у стали 45, а пластичность также лучше, чем у стали 45. Стабильная решетчатая структура и большое количество усиливающих факторов способствуют его отличным механическим свойствам.

2. Высокая сложность обработки

Из-за сложных и жестких условий работы целостность обработанной поверхности высокотемпературных сплавов играет очень важную роль в их производительности. Однако высокотемпературные сплавы, как правило, являются труднообрабатываемыми материалами. Они имеют высокую микро-твердость, сильное упрочнение при деформации, высокую сопротивляемость сдвиговым напряжениям и низкую теплопроводность. Режущая сила и температура резания в зоне резания высоки, что часто происходит во время обработки. Качество обработанной поверхности низкое, и инструмент сильно повреждается. При нормальных условиях резания поверхностный слой высокотемпературного сплава будет вызывать чрезмерные проблемы, такие как закаленный слой, остаточные напряжения, белый слой, черный слой и слой деформации зерна.