Do jakiego rodzaju stopu zalicza się stop wysokotemperaturowy na bazie niklu?
Stopy wysokotemperaturowe na bazie niklu odnoszą się do stopów wysokotemperaturowych, w których wykorzystuje się nikiel jako osnowę (zawartość jest na ogół większa niż 50%) i mają wysoką wytrzymałość oraz dobrą odporność na utlenianie i korozję gazową w zakresie od 650 do 1000 stopni. Stopy wysokotemperaturowe na bazie niklu (zwane dalej stopami na bazie niklu) zostały opracowane pod koniec lat trzydziestych XX wieku. Wielka Brytania po raz pierwszy wyprodukowała stop na bazie niklu Nimonic 75 (Ni-20Cr-0.4Ti) w 1941 r.; w celu poprawy wytrzymałości na pełzanie dodano aluminium w celu opracowania Nimonic 80 (Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al). Stany Zjednoczone w połowie-1940 XX wieku, Związek Radziecki pod koniec lat czterdziestych XX wieku i Chiny w połowie-1950 również opracowały stopy na bazie niklu.
odkształcenie
Odkształcony stop wysokotemperaturowy odnosi się do rodzaju stopu, który można przetwarzać poprzez odkształcanie na gorąco i na zimno, ma zakres temperatur roboczych -253 ~ 1320 stopni, ma dobre właściwości mechaniczne, kompleksowe wskaźniki wytrzymałości i wiązkości oraz ma wysoką właściwości przeciwutleniające i antykorozyjne. Zgodnie z procesem obróbki cieplnej można go podzielić na stop wzmocniony roztworem stałym i stop wzmocniony starzeniem.
1. Stop wzmocniony roztworem stałym
Zakres temperatury roboczej wynosi 900 ~ 1300 stopni, a maksymalna temperatura antyutleniania osiąga 1320 stopni. Na przykład stop GH128 ma wytrzymałość na rozciąganie 850 MPa i granicę plastyczności 350 MPa w temperaturze pokojowej; wytrzymałość na rozciąganie 140 MPa i wydłużenie 85% przy 1000 stopniach; trwała żywotność 200 godzin i wydłużenie 40% przy 1000 stopniach i naprężeniu 30 MPa. Stopy w roztworze stałym są powszechnie stosowane do produkcji komór spalania, obudów i innych elementów silników lotniczych i kosmicznych.
2. Stop wzmocniony starzeniem
Temperatura robocza wynosi -253~950 stopni i jest powszechnie stosowana do wytwarzania części konstrukcyjnych, takich jak tarcze i łopatki turbin do silników lotniczych i kosmicznych. Stop używany do produkcji tarcz turbin ma temperaturę roboczą wynoszącą -253 ~ 700 stopni i wymaga dobrej wytrzymałości w wysokich i niskich temperaturach oraz odporności zmęczeniowej. Na przykład: stop GH4169 ma maksymalną granicę plastyczności 1000 MPa przy 650 stopniach; temperatura stopu do wytwarzania ostrzy może osiągnąć 950 stopni. Na przykład: stop GH220 ma wytrzymałość na rozciąganie 490 MPa przy 950 stopniach i trwałość ponad 40 godzin przy 940 stopniach i 200 MPa.
Odkształcone nadstopy dostarczają głównie odkuwki konstrukcyjne, placki, pierścienie, pręty, płyty, rury, taśmy i druty dla cywilnego przemysłu lotniczego, lotniczego, energii jądrowej i ropy naftowej.
odlew
Odlewane stopy wysokotemperaturowe odnoszą się do rodzaju stopów wysokotemperaturowych, które można formować lub można je formować wyłącznie metodami odlewania. Jego główne cechy to:
1. Przy szerszym zakresie składu, ponieważ nie ma potrzeby uwzględniania jego wydajności przetwarzania odkształceń, projekt stopu może skupiać się na optymalizacji jego wydajności. Na przykład w przypadku stopów wysokotemperaturowych na bazie niklu skład można dostosować tak, aby zawartość osiągnęła 60% lub więcej, dzięki czemu stop może nadal zachowywać doskonałe właściwości w temperaturach do 85% temperatury topnienia stopu .
2. Ma szersze pole zastosowania. Ze względu na szczególne zalety metody odlewania, można projektować i wytwarzać odlewy ze stopów wysokotemperaturowych o kształcie zbliżonym do netto lub bez marginesu, o dowolnej złożonej strukturze i kształcie, zgodnie z potrzebami użytkowymi części.
W zależności od temperatury pracy stopów odlewniczych można je podzielić na trzy kategorie:
Kategoria 1: Stopy wysokotemperaturowe odlewane z kryształów równoosiowych, stosowane w temperaturze -253 ~ 650 stopni. Stopy te mają dobre wszechstronne właściwości w szerokim zakresie temperatur, zwłaszcza w niskich temperaturach, i mogą utrzymać wytrzymałość i plastyczność bez degradacji. Na przykład stop K4169, który jest stosowany w dużych ilościach w silnikach lotniczych i kosmicznych, ma wytrzymałość na rozciąganie 1000 MPa w temperaturze 650 stopni, granicę plastyczności 850 MPa i plastyczność przy rozciąganiu 15%; żywotność pod obciążeniem 620 MPa w temperaturze 650 stopni wynosi 200 godzin. Stosowano go do wykonywania obudów dyfuzorów w silnikach lotniczych i skomplikowanych części konstrukcyjnych różnych pomp w silnikach lotniczych.
Kategoria 2: Stopy wysokotemperaturowe odlewane kryształami równoosiowymi, stosowane w temperaturach od 650 do 950 stopni. Stopy te mają wysokie właściwości mechaniczne i odporność na korozję gorącą w wysokich temperaturach. Na przykład stop K419 ma wytrzymałość na rozciąganie większą niż 700 MPa i plastyczność przy rozciąganiu większą niż 6% przy 950 stopniach; przy 950 stopniach ostateczna granica wytrzymałości przez 200 godzin jest większa niż 230 MPa. Ten typ stopu nadaje się do stosowania na łopatki turbin silników lotniczych, łopatki kierujące i turbiny odlewane integralnie.
Kategoria III: kierunkowo zestalone kryształy kolumnowe i nadstopy monokrystaliczne stosowane w temperaturach od 950 do 1100 stopni. Stopy te mają doskonałe wszechstronne właściwości, odporność na utlenianie i odporność na korozję na gorąco w tym zakresie temperatur. Na przykład stop monokrystaliczny DD402 ma trwałość ponad 100 godzin pod obciążeniem 1100 stopni i 130 MPa. Jest to najgorętszy materiał na łopatki turbiny stosowany w Chinach i nadaje się do produkcji łopatek turbin pierwszego stopnia do nowych silników o wysokich osiągach.
Wraz z ciągłym udoskonalaniem technologii odlewania precyzyjnego stale pojawiają się także nowe procesy specjalne. Technologia odlewania drobnoziarnistego, technologia krzepnięcia kierunkowego i technologia CA dla złożonych cienkościennych części konstrukcyjnych znacznie poprawiły poziom odlewania stopów wysokotemperaturowych, a zakres ich zastosowań stale wzrasta.
