Традиционно материалы из жаропрочных сплавов можно классифицировать тремя способами: по типу матричного элемента, типу упрочнения сплава и методу формирования материала.
1、В зависимости от типа матричных элементов
(1) Жаропрочные сплавы на основе железа
Жаропрочный сплав на основе железа также можно назвать жаропрочной легированной сталью.Его матрица представляет собой элемент Fe с добавлением небольшого количества Ni, Cr и других легирующих элементов. Жаропрочная легированная сталь может быть разделена на мартенситную, аустенитную, перлитную, ферритную жаропрочную сталь и т. Д. В соответствии с требованиями нормализации.
(2) Жаропрочные сплавы на основе никеля
Жаропрочные сплавы на основе никеля содержат более половины никеля и пригодны для условий работы выше 1000°С.Использование твердого раствора и процессов старения может привести к значительному увеличению сопротивления ползучести, а также предела прочности при сжатии и текучести.Что касается анализа жаропрочных сплавов, используемых в высокотемпературных средах, использование жаропрочных сплавов на основе никеля намного превышает диапазон полезных жаропрочных сплавов на основе железа и кобальта.В то же время, жаропрочные сплавы на основе никеля также являются крупнейшим производством Китая, в котором используется наибольшее количество жаропрочных сплавов.Лопатки турбин, камеры сгорания и даже турбокомпрессоры многих газотурбинных двигателей в качестве подготовительных материалов также используют сплавы на основе никеля.На протяжении более полувека высокотемпературные материалы, используемые в авиационных двигателях, выдерживали высокие температуры с конца 1940-х годов (750 ℃) до конца 1990-х годов (1 200 ℃), следует сказать, что это огромное увеличение также привело к быстрому развитию процесса литья. и покрытие поверхности.
(3) Жаропрочные сплавы на основе кобальта.
Жаропрочный сплав на основе кобальта состоит из кобальта, содержание которого составляет около 60%, при этом для повышения жаростойкости жаропрочных сплавов необходимо добавлять Cr, Ni и другие элементы.Хотя этот жаропрочный сплав обладает лучшей термостойкостью, он не используется широко, поскольку добыча ресурсов кобальта в различных странах относительно невелика, а обработка затруднена.Обычно используется в условиях высоких температур (600 ~ 1000 ℃) и в течение длительного периода времени, подверженных экстремальным сложным нагрузкам, высокотемпературным деталям, таким как рабочие лопатки авиационных двигателей, диски турбин, компоненты горячей части камеры сгорания и аэрокосмические двигатели.Чтобы получить лучшую термостойкость, в препарат необходимо добавлять такие элементы, как W, MO, Ti, Al, Co, чтобы обеспечить его превосходное сопротивление термической усталости.
2. Тип усиления сплава.
По типу упрочнения сплавов жаропрочные сплавы можно разделить на жаропрочные, упрочненные твердым раствором, и сплавы, упрочненные дисперсионным старением.
(1) Тип упрочнения на твердом растворе
Так называемый тип упрочнения твердого раствора заключается в добавлении некоторых легирующих элементов в жаропрочный сплав на основе железа, никеля или кобальта, формировании однофазной аустенитной организации, атомы растворенных веществ вызывают искажение точечной матрицы матрицы твердого раствора, так что твердый раствор в сопротивлении скольжению увеличивается и укрепляется.Некоторые атомы растворенных веществ могут уменьшить энергию ламинарных дислокаций системы сплава и увеличить тенденцию к разложению дислокаций, что приводит к затрудненной миграции при поперечном скольжении, а сплав упрочняется для достижения цели высокотемпературного упрочнения сплава.
(2) Усиление осадков при старении
Так называемое дисперсионное упрочнение при старении представляет собой процесс термообработки, при котором заготовка из сплава подвергается обработке твердым раствором, холодной пластической деформации, а затем помещается при более высокой температуре или комнатной температуре для поддержания ее производительности.Например: сплав GH4169, максимальный предел текучести 1 000 МПа при температуре 650 ℃, производство лезвий из сплава при температуре до 950 ℃.
3. Метод формирования материала.
По способам формования материалов подразделяются на: литейные жаропрочные сплавы (в том числе обычные литейные сплавы, монокристаллические сплавы, направленные сплавы и т. д.), деформационные жаропрочные сплавы, порошковые металлургические высокотемпературные сплавы (в том числе обычные литейные сплавы и оксидно-дисперсионные упрочняющие высокотемпературные сплавы). температурные сплавы).
(1) Литье жаропрочных сплавов
Метод литья непосредственно подготовленных деталей из легированного материала называется литьем жаропрочных сплавов.По составу матрицы сплава можно разделить на литейный жаропрочный сплав на основе железа, литейный жаропрочный сплав на основе никеля и литейный жаропрочный сплав на основе кобальта 3 типа.В соответствии с методом кристаллизации, можно разделить на поликристаллическое литье жаропрочных сплавов, литье жаропрочных сплавов с направленным затвердеванием, направленное эвтектическое литье жаропрочных сплавов и монокристаллическое литье жаропрочных сплавов и другие четыре типа.
(2) Деформированные жаропрочные сплавы
Это по-прежнему наиболее используемый материал в авиационных двигателях и широко используется как внутри страны, так и за рубежом, а годовое производство деформированных жаропрочных сплавов в Китае составляет около 1/8 от производства в США [2].В качестве примера возьмем сплав GH4169, это одна из основных разновидностей с самым большим спектром применения в стране и за рубежом.Китай в основном занимается болтами двигателя вала турбины, компрессорами и колесами, дисками для сброса масла в качестве основных деталей, с увеличением зрелости других изделий из сплавов использование деформированных жаропрочных сплавов может постепенно сокращаться, но в ближайшие несколько десятилетий все равно будет занимать доминирующее положение.
(3) Новые жаропрочные сплавы.
Включая порошковые жаропрочные сплавы, интерметаллические соединения титана и алюминия, жаропрочные сплавы, упрочненные оксидной дисперсией, коррозионностойкие жаропрочные сплавы, порошковую металлургию и наноматериалы, а также многие другие сегменты продукции.
① третье поколение порошковых жаропрочных сплавов для повышения степени легирования, так что оно учитывает преимущества первых двух поколений, чтобы получить более высокую прочность и меньше повреждений, процесс производства порошковых жаропрочных сплавов становится все более зрелым, будущее может быть реализовано с учетом следующих аспектов: подготовка порошка, процесс термообработки, технология компьютерного моделирования, порошковый диск двойного исполнения;
②Интерметаллические соединения титана и алюминия были разработаны до четвертого поколения, и постепенно до многоследового и большого количества микроэлементов в этих двух направлениях, Гамбургский университет Германии, Киотский университет Японии, Центр GKSS Германии и т. Д. обширные исследования, интерметаллиды титана и алюминия в настоящее время используются на судах, в биологической медицине, в области спортивных товаров;
③Оксидно-дисперсионно-упрочненные жаропрочные сплавы являются частью порошковых жаропрочных сплавов, которые производятся и разрабатываются почти с 20 видами жаропрочности и низким коэффициентом напряжения и широко используются в жаростойких и устойчивых к окислению части газовых турбин, перспективных авиационных двигателей, нефтехимических реакторов и т. д.
④Коррозионностойкие жаропрочные сплавы в основном используются для замены тугоплавких материалов и жаропрочных сталей в строительстве и аэрокосмической отрасли.