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. L9 D- Q: w8 T/ n0 i$ l+ v- }( F: H/ n3 n' J- Y: D6 h# n8 D
变形高温合金的特性、分类及用途, b. b6 H' g7 i* q) e- \0 F. O1 {
# Q) c6 J% @$ w 高温合金是根据航空喷气发动机的需要而发展起来的一种金属材料,它可在600~1100℃的高温氧化和燃气腐蚀条件下,承受复杂应力,并长期可靠地工作。主要用于航空发动机的热端部件,也是航天火箭发动机、工业燃气轮机、能源和化工等工业的重要材料。在先进的航空发动机中,高温合金的用量占金属材料总用量的40%~60%。在先进工业国家,如美国,航空航天用高温合金占其总用量的85%左右。
& {; O3 \0 v& o& a9 W$ u& n6 ] 高温合金是一种兼有热稳定性和热强性的合金。热稳定性是指金属材料在高温下抗氧化或抗气体腐蚀的能力;而热强性是指金属材料在高温下抵抗塑性变形和断裂的能力。金属的热稳定性常用称重法来评定,在高温下金属单位时间、单位面积上的失重或增重越大,表示抗氧化性越差,即热稳定性越差。热强性的评定指标包括蠕变极限、持久强度、高温瞬时强度、高温疲劳强度等。蠕变极限表征在高温、长期载荷作用下,材料抵抗塑性变形的能力;持久强度表征在高温、长期载荷作用下,材料抵抗断裂的能力;高温瞬时强度(σb和σ0.2)表征高温下材料在瞬时过载时抵抗塑性变形和断裂的能力;高温疲劳强度是指在规定循环次数下(一般为107次)不引起断裂的应力。- w- ^6 c& n8 u0 _" V
高温合金分为变形高温合金和铸造高温合金。变形合金按基体元素的不同,可分为铁基变形高温合金、镍基变形高温合金和钴基变形高温合金,按合金的高温性能、成形特点及用途的不同,变形高温合金又可分为热稳定变形高温合金和热强变形高温合金。热稳定变形高温合金的特点是热稳定性很高,通常在固溶状态下使用,强度虽不高,但塑性很好,可顺利地进行深冲压,主要用于受力不大而工作温度很高的零件,例如燃烧室火焰筒及加力燃烧室等。热强变形高温合金的特点是热强度较高,通常在淬火、时效状态下使用,主要用于高温下承受大载荷及复杂应力的零件,例如涡轮叶片、涡轮盘等。
7 I0 x" Z. Z |! ^, [2 e c' l 我国的新标准规定,变形高温合金的牌号以汉语拼音字母“GH”后接四位阿拉伯数字来表示。“GH”后第一位数字表示分类号,其中1表示固溶强化型铁基合金;2表示时效强化型铁基合金;3表示固溶强化型镍基合金;4表示时效强化型镍基合金。“GH”后第二、三、四位数字表示合金的编号。例如GH2036,GH4033等,其相应的旧牌号为GH36,GH33等。/ E4 Z) j9 {* J0 \$ R
我国于20世纪50年代开始研制高温合金,到目前已有40多种变形高温合金。航空工业中常用的铁基、镍基变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度,见表1和表2。
h6 h, f$ S/ `6 `8 x 燃烧室用合金主要有GH3030、GH3039、GH1140、GH3044、GH1015、GH1016、GH22、GH163、GH2302、GH170等。涡轮工作叶片大多采用时效强化型变形合金,如GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH151、GH143、GH2130、GH2302、GH738、GH118、GH220、GH710等。涡轮盘材料大多采用铁-镍基沉淀强化合金(750℃以下),如温度更高,则采用镍基合金或粉末涡轮盘材料。涡轮盘常用合金有GH2036、GH4033、GH2132、GH2135、GH901、GH4133、GH761、GH698、GH710等。) {; w$ t3 f' g u* J9 c2 F
3 h9 V7 g B! M. F$ D/ }表1 常用铁基变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度, W4 m* [5 [+ ^! S* e
合金牌号 化学成分/(%) 使用温度) G9 C3 v; H" x8 \
C Cr Ni Mn W Mo Al Ti V B 其他 Al+Ti+Nb ℃7 r$ p' l: x+ l# Q- S4 l7 Q: f
GH1015 ≤0.08 19~22 34~39 ≤1.5 4.8~5.8 2.5~3.2 ≤0.01 Nb1.1~1.6 ~1.6 950
$ t& E: D5 G J5 Y
0 v8 I) r9 I$ r& W4 Y; ?# M4 U8 y) hGH1016 ≤0.08 19~22 32~36 ≤1.8 5~6 2.6~3.3 0.1~0.3 ≤0.01 Nb0.9~1.4 ~1.4 950
1 Z0 B2 W" S3 N6 \% @8 k" a! M& z; j1 |8 z7 R
GH1040 ≤0.12 15~17.5 24~27 1~2 5.5~7.5 Nb0.1~0.2 6003 ?3 T) u. J! h x9 Y+ S
- P( l9 V: A/ MGH2036 0.34~0.4 11.5~13.5 7~9 7.5~8.5 1.1~1.4 ≤0.12 1.25~1.55 Nb0.25~0.5 ~1.4 6504 G" [% _1 Y' [+ _- o: n/ h
/ y4 K: @5 e4 l! ?
GH2132 ≤0.08 13.5~16 24~27 1~2 1~1.5 ≤0.4 1.75~2.3 1.25~1.55 0.001~0.01 ~2.2 700" S6 T* v" Q X; d/ K
2 d5 F& z2 [; VGH2136 ≤0.06 13~16 24.5~28.5 ≤0.35 1.0~1.75 ≤0.35 2.4~3.2 0.01~0.1 0.005~0.025 ~3.0 700
, g, u. j$ B; u, f+ V
: g. D. b, F. v KGH2135 ≤0.06 14~16 33~36 ≤0.4 1.7~2.2 1.7~2.2 2.0~2.8 2.1~2.5 ≤0.015 Ce≤0.03 ~4.7 700~750
( s& h+ ~( {3 A. \( z
' {3 e8 _' _" ]5 w/ ?GH901 0.02~0.06 11~14 40~45 ≤0.4 5~6.5 ≤0.3 2.8~3.1 0.001~0.02 ~3.2 750
7 b3 ~9 B4 ?/ q% S# v" ]
/ ?" L2 M6 H" \GH2130 ≤0.8 12~16 35~40 ≤0.5 5~6.5 1.4~2.2 2.4~3.2 ≤0.02 Ce≤0.02 ~4.6 800/ L. h8 {: o/ `" q! e
; a3 N2 J' O$ ^+ d1 qGH2302 ≤0.08 12~16 38~42 ≤0.6 3.5~4.5 1.2~2.5 1.8~2.3 2.3~2.8 ≤0.01 Zr≤0.05 ~4.6 800
- f7 Q1 W; z" H: ~3 P
2 c6 \/ v" ]: @- y- q: iGH1140 0.06~0.12 20~23 35~40 0.7 0.4~1.8 2.0~2.5 0.2~0.6 0.7~1.2 Ce≤0.05 850
J0 a! k9 O! r5 I! _- ~
0 y( j/ p) k( @GH761 0.02~0.07 12~14 42~45 2.8~3.2 1.4~1.9 1.4~1.85 3.25~3.65 ≤0.01 Ce≤0.03 ~5.0 750: ]1 Z; J4 X" n" g6 q
* Q0 \3 D0 a9 V- }$ M3 IGH907 0.01~0.02 37.6 0.05 <0.2 1.53 0.006 Co13.4,Nb4.89 650
4 T/ n' A' I& M& @& _# u8 D
* R8 X, @. P. x8 _& p. N表2 常用镍镍变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度5 U9 j2 R. V' k* z0 e* J/ R; e
合金牌号 化学成分/(%) 使用温度
& z" o f1 r0 } C Cr Co W Mo Al Ti Fe Nb B 其他 ℃+ C6 C' F3 a' `; B
GH3030 ≤0.12 19.0~22.0 ≤0.15 0.15~0.35 ≤1.0 800% \ p; Q; T3 F+ K- G+ Y2 H
* k3 s# L3 [7 v) _! tGH4169 ≤0.08 17.0~21.0 2.8~3.3 0.2~0.8 0.65~1.15 17.0~20.0 4.75~5.55 ≤0.01 -253~7032 M* x' {# P# S! R- [% T
' C! e" I4 Y# k% e# c3 {! l9 X# QGH3039 ≤0.08 19.0~22.0 1.8~2.3 0.35~0.75 0.35~0.37 ≤3.0 0.9~1.3 8507 g/ ~' ^% k. b% N
; L2 n5 D, r, q- A! {GH3044 ≤0.1 23.5~26.5 13.0~16.0 <1.5 ≤0.5 0.3~0.7 ≤4.0 900
5 k2 ?0 H ~2 b' o4 U' T* D# Y# m" H, H& O
$ `6 _3 g% I4 `5 u6 \GH3128 ≤0.05 19.0~22.0 7.5~9.0 7.5~9.0 0.4~0.8 0.4~0.8 ≤1.0 0.005 Zr0.04 Ce0.05 950
$ g4 o7 a- g' y7 \8 H G5 O
8 {4 Y& V7 r# {) p: _2 IGH4033 ≤0.06 19.0~22.0 0.55~0.95 2.2~2.7 ≤1.0 ≤0.01 Ce≤0.01 700~750
4 f6 }- }' @. {0 Q, n$ T& @. ]6 g
0 K: j7 k: ]# ~5 D+ VGH4133 ≤0.07 19.0~22.0 0.7~1.2 2.5~3.0 ≤1.5 1.15~1.65 ≤0.01 700~7503 H6 T4 \+ y- d* V
( q& a/ X* \; O3 ?
GH4037 ≤0.1 13.0~16.0 5.0~7.0 2.0~4.0 1.7~2.3 1.8~2.3 ≤0.5 ≤0.02 V0.01~0.2 Ce0.02 800~850* G0 n" I1 B+ p2 P. r+ R" m7 i
1 Y3 s' U& b- G1 q; c( ?) WGH4049 ≤0.07 9.5~11.0 1.40~16.0 5.0~6.0 4.5~5.5 3.7~4.4 1.4~1.9 ≤1.5 0.015 V0.2~0.5 Ce0.02 900
' y6 e# p; {# L: g6 M
- V; |( t; @$ ^8 ^GH141 0.06~0.12 18.0~20.0 10.0~12.0 9.0~10.5 1.4~1.8 3.0~3.5 ≤5.0 0.003~0.01 900: A' T; A$ R8 D' h, u; n
! v8 M* c& J5 d9 t% \
GH151 0.05~0.11 9.5~10.0 15.0~16.5 6.0~7.5 2.5~3.1 5.7~6.2 0.7 1.95~2.35 0.012~0.02 Zr0.03~0.05
$ ~/ e' W, W2 t* C; d" VCe0.02 950
3 T9 Q+ n7 T2 a5 _: R9 s' K
( z( |( V2 n* |" VGH118 ≤0.20 14.0~16.0 13.5~15.5 3.0~5.0 4.5~5.0 3.5~4.5 ≤1.0 0.01~0.2 Zr≤0.15 950: c2 v/ S0 Y* G, A& p7 Y
- G. M/ o, t, Y+ O
GH738 0.03~0.1 18.0~21.0 12.0~15.0 3.5~5.0 1.2~1.6 2.75~3.25 ≤2.0 0.003~0.03 Zr0.02~0.08 815
* X# V5 P: A s/ I
# \! Z/ k) ^( q# M7 E' N% S6 iGH698 ≤0.08 13.0~16.0 2.8~3.2 1.3~1.7 2.35~2.75 ≤2.0 1.8~2.2 ≤0.005 Ce≤0.005 550~800
% E2 z( N2 s2 s3 h# Y
$ B6 a# B1 @! Z6 N LGH220 ≤0.08 9.0~12.0 14.0~15.0 5.0~6.5 5.0~7.0 3.9~4.8 2.2~2.9 ≤3.0 ≤0.02 V0.2~0.8 900~950& K4 Q# q$ l/ X0 X$ A
6 g: v# _0 o5 V8 ^$ {[ 本帖最后由 asdolmlm 于 2006-6-17 14:21 编辑 ] |
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