鎳基高溫合金材料的研究進(jìn)展摘要 半個世紀(jì)以來，我國發(fā)展和形成了許多鎳基高溫合金體系，以滿足日益增長的動力、運(yùn)輸、航空以及航天等工業(yè)的需要，特別是鎳基高溫合金的發(fā)展為我國航空發(fā)動機(jī)性能的大幅度提高做出了重大貢獻(xiàn)。簡單介紹了鎳基高溫合金的發(fā)展歷程，綜述了近年來鎳基高溫合金的研究進(jìn)展，并探討了鎳基高溫合金的應(yīng)用和發(fā)展趨勢。引言現(xiàn)代燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)有50%以上質(zhì)量的材料采用高溫合金，其中鎳基高溫合金的用量在發(fā)動機(jī)材料中約占40%。鎳基合金在中、高溫度下具有優(yōu)異綜合性能，適合長時(shí)間在高溫下工作，能夠抗腐蝕和磨蝕，是最復(fù)雜的、在高溫零部件中應(yīng)用最廣泛的、在所有超合金中許多冶金工作者最感興趣的合金。鎳基高溫合金主要用于航空航天領(lǐng)域950~1050℃下工作的結(jié)構(gòu)部件，如航空發(fā)動機(jī)的工作葉片、渦輪盤、燃燒室等。因此，研究鎳基高溫合金對于我國航天航空事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。1 概述鎳基高溫合金是以鎳為基體(含量一般大于50%)、在650~1000℃范圍內(nèi)具有較高的強(qiáng)度和良好的抗氧化、抗燃?xì)飧g能力的高溫合金。它是在Cr20Ni80合金基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，為了滿足1000℃左右高溫?zé)釓?qiáng)性(高溫強(qiáng)度、蠕變抗力、高溫疲勞強(qiáng)度)和氣體介質(zhì)中的抗氧化、抗腐蝕的要求，加入了大量的強(qiáng)化元素，如W、Mo、Ti、Al、Nb、Co等，以保證其優(yōu)越的高溫性能。除具有固溶強(qiáng)化作用，高溫合金更依靠Al、Ti等與Ni形成金屬間化合...
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在高溫合金鑄件生產(chǎn)中，由于高溫合金成分中活性元素較多，對雜質(zhì)要求嚴(yán)格，因此高溫合金鑄件比其他金屬鑄件更容易產(chǎn)生各種冶金缺陷，常見的缺陷有疏松(顯微疏松)、縮松、夾渣、氧化夾雜、化學(xué)粘砂、氧化物斑疤、氣孔、熱裂等。通常，產(chǎn)生這些缺陷的原因也不單是熔鑄工藝問題，有時(shí)還有熔模精密鑄造工藝、合金熱處理工藝等問題，因此必須具體分析，以便采取相應(yīng)的合理措施加以解決。 生產(chǎn)高溫合金鑄件時(shí)，常見的缺陷及其原因分析與防止方法可參見如下：疏松〔顯微疏松)A原因分析：1.合金液含氣量大，凝固時(shí)析出氣體.妨礙補(bǔ)縮2.鑄件冷卻過慢，枝晶祖大，妨礙補(bǔ)縮3.鑄件冷卻過快，來不及補(bǔ)縮B防止辦法：1.加強(qiáng)脫氣和除氣，爐子真空度要足2.嚴(yán)格控制澆注溫度3.適當(dāng)提高殼型溫度縮 松A原因分析：1.合金本身結(jié)晶溫度范圍較寬.傾向于糊狀凝固方式2.澆注系統(tǒng)和鑄件結(jié)構(gòu)不利于定向凝固3.澆注溫度不當(dāng)4.殼型材料導(dǎo)熱性差，鑄件冷卻緩慢B防止辦法：1.適當(dāng)調(diào)整合金成分，縮小結(jié)晶溫度范圍2.改善鑄件結(jié)構(gòu)和澆注系統(tǒng)以利定向凝固3.嚴(yán)格控制澆注溫度4.改善澆注方法，提高鑄件冷卻速度夾 渣A原因分析：1.造渣不良，除渣不干凈2.爐料太臟3.爐子真空度低B防止辦法：1.鑄錠表面要清理干凈，最好“扒皮”后使用2.采用陶瓷過濾器擋渣氧化夾渣A原因分析：1.爐料不于凈，熔煉澆注操作不當(dāng)，金屬液氧化物多...
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以車床加工內(nèi)球面φ19.15+0.0130mm為實(shí)例，詳細(xì)分析了圓弧成形車刀刀尖安裝位置及刀尖圓弧半徑精度對球面加工精度的影響。借助幾何分析、理論計(jì)算及試車驗(yàn)證得出結(jié)論：刀尖必須車出位于XZ平面內(nèi)的精密圓弧，該圓弧與車床主軸回轉(zhuǎn)軸線等高共面，且使車床主軸回轉(zhuǎn)軸線通過該圓弧圓心，才能車出精密球面。1.問題的提出 在批量加工如圖1所示的高溫合金球形軸承內(nèi)球面時(shí)，原編制工藝路線為：粗加工→去應(yīng)力→精車內(nèi)球面→內(nèi)球面開安裝槽→探傷→檢驗(yàn)→油封。 為驗(yàn)證工藝，試驗(yàn)采用如圖2所示高速鋼尖刀（假設(shè)刀尖圓弧半徑為零），前角為0º，刃傾角為0º，調(diào)整刀尖與車床主軸回轉(zhuǎn)中心線等高，在新購精密數(shù)控車床上編程精車3件45鋼制內(nèi)球面φ19.15+0.0130mm。 因?yàn)橥ㄓ脙?nèi)徑量具無法實(shí)施在線測量內(nèi)球面φ19.15+0.0130mm，所以在車床上采用改制專用測具（見圖3）檢測，直徑合格，經(jīng)三坐標(biāo)測量機(jī)復(fù)檢，直徑合格，球面輪廓度誤差為0.005mm（小于直徑公差一半），合格?！ 〉珜⒘慵牧细臑楦邷睾辖餑H605，刀具改為YW1硬質(zhì)合金尖刀后，用與高速鋼尖刀同樣的切削條件試車3件，經(jīng)三坐標(biāo)檢驗(yàn)全部不合格，原因是球面輪廓度誤差為0.03～0.05mm，經(jīng)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)刀尖已磨損，且編程時(shí)沒有采用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償程序。為此，改用如圖4所示SANDEVIK菱形可轉(zhuǎn)位機(jī)夾硬質(zhì)合金刀具VCMW0...
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高溫合金，又稱超合金，高溫合金是一種能夠在600℃以上及一定應(yīng)力條件下長期工作的金屬材料，具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金的材料特征使其成為航空發(fā)動機(jī)中不可替代的關(guān)鍵材料。在世界先進(jìn)發(fā)動機(jī)研制中，高溫合金材料用量已占到發(fā)動機(jī)總量的40%~60%。所以，高溫合金材料也被譽(yù)為“先進(jìn)發(fā)動機(jī)基石”。 航空發(fā)動機(jī)用高溫合金占高溫合金需求的一半以上。隨著國內(nèi)一批新型號航空發(fā)動機(jī)進(jìn)入量產(chǎn)，高溫合金需求有望快速增長。以殲10B、殲15、殲16為代表的多款三代半戰(zhàn)斗機(jī)陸續(xù)進(jìn)入列裝，WS-10發(fā)動機(jī)需求持續(xù)增長。未來幾年，隨著國產(chǎn)大型運(yùn)輸機(jī)運(yùn)20的投產(chǎn)，大涵道比發(fā)動機(jī)將進(jìn)入量產(chǎn)階段；小涵道比中推、小推航空發(fā)動機(jī)也將逐步進(jìn)入量產(chǎn)。國產(chǎn)航空發(fā)動機(jī)需求的增長將驅(qū)動航空用高溫合金需求進(jìn)入快速增長期。 高溫合金在民用工業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣泛。高溫合金在燃?xì)廨啓C(jī)、車用渦輪增壓器、核電、石油石化等行業(yè)有著重要的應(yīng)用。工業(yè)化的推進(jìn)和國內(nèi)高端裝備制造業(yè)的發(fā)展將持續(xù)拉動民用工業(yè)對高溫合金的需求，目前民用高溫合金占總需求的20%，未來這一比例有望持續(xù)提升。 ...
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