Niklipõhiste supersulamite materjalide uurimise edusammud
Viimase poole sajandi jooksul on Hiina välja töötanud ja moodustanud palju niklipõhiseid supersulamisüsteeme, et rahuldada energia-, transpordi-, lennunduse, kosmosetööstuse ja muude tööstusharude kasvavaid vajadusi. Eelkõige on niklipõhiste supersulamite arendamine oluliselt parandanud Hiina kosmosesõidukite mootorite jõudlust. andis olulise panuse paranemisse. Käesolevas artiklis tutvustatakse lühidalt niklipõhiste supersulamite arengulugu, antakse ülevaade niklipõhiste supersulamite uurimistööst viimastel aastatel ning käsitletakse niklipõhiste supersulamite rakendus- ja arendussuundi.
sissejuhatus
Rohkem kui 50% kaasaegsete gaasiturbiinmootorite materjalidest kasutavad kõrgtemperatuurseid sulameid, millest niklipõhiste kõrgtemperatuursete sulamite hulk moodustab umbes 40% mootori materjalidest. Niklipõhistel sulamitel on keskmisel ja kõrgel temperatuuril suurepärased kõikehõlmavad omadused. Need sobivad pikaajaliseks tööks kõrgel temperatuuril ning taluvad korrosiooni ja hõõrdumist. Need on kõige keerukamad ja laialdaselt kasutatavad kõrge temperatuuriga osades ning neil on kõigi supersulamite hulgas palju metallurgilisi omadusi. Sulamid, mis pakuvad töötajatele suurimat huvi. Niklipõhiseid kõrgtemperatuurseid sulameid kasutatakse peamiselt kosmosetööstuses 950–1050 kraadi juures töötavates konstruktsioonikomponentides, nagu lennukimootorite töölabad, turbiinikettad, põlemiskambrid jne. Seetõttu on niklipõhiste supersulamite uurimine väga kasulik. minu riigi lennundustööstuse arengule.
1 Ülevaade
Niklipõhised kõrgtemperatuursed sulamid on kõrge temperatuuriga sulamid, mis kasutavad maatriksina niklit (tavaliselt üle 50% sisaldusega) ning millel on kõrge tugevus ja hea vastupidavus oksüdatsioonile ja gaasi korrosioonile vahemikus 650–1000 kraadi. See on välja töötatud Cr20Ni80 sulami baasil. Kõrgtemperatuurilise termilise tugevuse (kõrgtemperatuuri tugevus, roomamiskindlus, väsimustugevus kõrgel temperatuuril) umbes 1000 kraadi ning oksüdatsiooni- ja korrosioonivastase gaasikeskkonna nõuete täitmiseks on lisatud suur hulk tugevdusi. . Elemendid, nagu W, Mo, Ti, Al, Nb, Co jne, tagavad selle suurepärase jõudluse kõrgel temperatuuril. Lisaks tahke lahuse tugevdamisele sõltuvad supersulamid ka Al, Ti jne ja Ni-st moodustatud intermetallilise ühendi ′ faasi (Ni3Al või Ni3Ti jne) sademete tugevdamisel, mõne peene stabiilse MC, M23C6 graanulisisese dispersiooni tugevdamisel. karbiidid ning B, Zr, Re jne mängivad oma osa terapiiride puhastamisel ja tugevdamisel. Cr lisamise eesmärk on veelgi parandada kõrgtemperatuuriliste sulamite oksüdatsiooni- ja korrosioonikindlust kõrgel temperatuuril. Niklipõhistel supersulamitel on head terviklikud omadused ning neid on laialdaselt kasutatud kosmose-, auto-, side- ja elektroonikatööstuses. Niklipõhiste sulamite võimalike omaduste uurimisel on teadlased esitanud nende jõudlusele kõrgemad nõuded. Kodu- ja välismaised teadlased on välja töötanud uued niklipõhiste sulamite töötlemismeetodid, nagu isotermiline sepistamine, ekstrusioonideformatsioon, katte deformatsioon jne.
2. Niklipõhiste supersulamite arengulugu
Niklipõhised supersulamid on eriti olulisel kohal kogu supersulamite valdkonnas. Selle väljatöötamine ja kasutamine algas 1930. aastate lõpus ning seda arendati taustal, et reaktiivlennukite ilmumine seadis supersulamite jõudlusele kõrgemad nõuded. . Ühendkuningriik toodeti esmakordselt niklil põhinevat sulamit Nimonic75 (Ni-20Cr{5}}.4Ti) aastal 1941. Roomamistugevuse parandamiseks lisati alumiiniumi, et arendada Nimonic80 (Ni{{9}). }Cr-2.5Ti-1.3Al). Ameerika Ühendriigid -1940s, Nõukogude Liit 1940. aastate lõpus ja Hiina -1950ndate keskel töötasid samuti välja niklipõhiseid supersulameid.
Niklipõhiste kõrgtemperatuursete sulamite väljatöötamine hõlmab kahte aspekti: sulami koostise parandamine ja tootmisprotsesside uuendamine. 1950. aastate alguses lõi vaakumsulatustehnoloogia areng tingimused kõrge alumiiniumi ja titaanisisaldusega niklipõhiste sulamite rafineerimiseks; 1950. aastate lõpus kasutati investeerimistäppisvalu tehnoloogiat, et töötada välja seeria valusulameid, millel on hea kõrgtemperatuuriline tugevus; 1960. aastatel Keskpikas perspektiivis töötati välja parema jõudlusega suunakristallimise ja monokristalli supersulamid ning pulbermetallurgia supersulamid; laevade ja tööstuslike gaasiturbiinide vajaduste rahuldamiseks töötati alates 1960. aastatest välja mitmeid kõrge kroomisisaldusega niklipõhiseid kõrge kroomisisaldusega niklipõhiseid sulameid, millel on parem kuumkorrosioonikindlus ja stabiilne struktuur. sulam. Umbes 40 aasta jooksul 1940. aastate algusest 1970. aastate lõpuni tõusis niklipõhiste sulamite töötemperatuur 700 kraadilt 1100 kraadini, kusjuures keskmine tõus on umbes 10 kraadi aastas.
