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人類探索高性能發動機材料:高溫合金87年

日期: 2017-02-20
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各國高溫合金的科研歷程:

1929年英美兩國科學家(Meriea、Bedford、Pilling)將少量的Ti和Al加入到80Ni-20Cr電工合金,蠕變顯著增強;

1937年德國科學家Hans von ohain 研制的渦輪噴氣發動機Heinkel問世;1939年英國研制出Whittle渦輪噴氣發動機;

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1939年英國Mond鎳公司(國際鎳公司)研制出鎳基合金Nimonic75,打算用其來做Whittle發動機渦輪葉片,后來由Nimonic80取代,因為后者含Al、Ti,蠕變性能比前者高出50℃;1942年Nimonic80用做渦輪噴氣發動機葉片,成為最早的Ni3(Al, Ti)強化的渦輪葉片材料。此后,該公司在合金中加入了B、Zr、Co、Mo等合金元素,相繼開發了Nimonic80A、Nimonic90等合金,形成了Nimonic合金系列;

1932年美國Halliwell開發了含Al、Ti的彌散強化型鎳基合金K42B,用以制造活塞式航空發動機的增壓渦輪;1941年美國開始發展航空燃氣渦輪機;

1942年Hastelloy B鎳基合金用于GE公司的Bellp-59噴氣發動機及其后的I-40噴氣發動機;1944年西屋公司的YanKee19A發動機采用鈷基合金HS23精密鑄造葉片;

Bellp-59
1950年美國出兵朝鮮,由于鈷的資源短缺,鎳基合金得到發展并被廣泛用作渦輪葉片。美國的PW公司、GE公司和特殊金屬公司分別開發出了Waspalloy、M-252和Udmit 500等合金。并在這些合金發展基礎上,形成了Inconel、Mar-M和Udmit等牌號系列。


到了二十世紀40-50年中期,科學家們主要是通過調整合金成分來提高合金性能,隨著二十世紀40年代末真空熔爐技術的出現,科學家們通過這項技術去除掉了合金中的有害雜質和氣體,并精確控制了合金的成分,由此生產出了如Mar-M200、In100、B1900等鑄造高溫合金。
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到了60年代,隨著科學生產技術的提高,科學們提出了定向凝固、單晶合金、粉末合金、機械合金化、陶瓷過濾、等溫鍛造等新型工藝,這也促使了新型高溫合金的產生,尤其是采用定向凝固工藝制出的單晶合金,其使用問題接近合金熔點的90%,至今,各國航空發動機葉片的主要材料還是單晶高溫合金。

到目前為止,高溫合金已經有了很多系列,并且每個公司生產的合金都其獨特的特點,現在世界上生產高溫合金的公司有:

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