性能优异的铁基高温合金

30多年来,在高温合金领域内,人们主要致力于高强度的Ni基合金的发展,而对用在燃气涡轮发动机高温零件的铁基合金,则几乎没有什么兴趣了。 然而,美国为节约短缺的战略元素,由NASA刘易斯     

TZM合金高温性能研究现状

TZM合金是目前广泛应用的一种高温钼合金,因其具有高熔点、抗腐蚀、力学性能优异等优点,广泛应用于军工、航天和高温结构件等领域。其主要通过元素的固溶强化、第二相强化和形变强化3种形式强化的作用,具有良好的室温塑性和高温性能。还重点介绍了TZM合金的高温性能,并对TZM合金的发展提出了看法。     

Al-Li合金高温抗氧化性能的研究

一、前言 Al-Li合金具有密度低、比强度和比钢度高等优点,在航空航天等领域有着广泛应用的前景。但由于Al-Li合金中含有Li、Mg等活泼元素在有氧的环境,特别是在温度较高的情况下,表面会发生严重氧化,形成一表面脱锂层。表面氧化会引起表面敏感性能的变化,使合金的拉伸强度、疲劳强度和硬度下降。从而影响了合金在高温下的使用。Be,Ca,Bi等元素可改善一般铝合金的抗氧化性能,为改善Al-Li合金的抗氧化性能,有人尝试在Al-Li合金中添加以上元素和La+Ce等,但都未取得明显效果。稀土元素作为我国的一种富有资源,在铝合金中已广泛应用,在Al-Li中的应用近几年国内也有所开展。Y是稀土族中密度较小的元素,我们的工作表明,加Y可明显改善Al-Li合金的室温和高温性能。本工作是在Al-Li-Cu-Mg-Zr合金中,添加了不同量的轻稀土元素Y,并采用高温氧化法研究了Y对合金抗氧化性能的影响。 二、实验方法     

稀土对高温合金性能的影响

稀土元素是一种活性很强的金属,在大多数高温合金中,它是作为微量合金化元素加入的。由于它富集于晶界起内吸附作用,同时与晶界低熔点金属形成高熔点化合物而强化晶界。在真空条件下有明显脱硫作用,还可提高热塑性。从提高持久强度来讲,最佳加入量为0.015%。稀士元素可以提高高温腐蚀性能,其主要作用是减少界面空穴,改善氧化物致密度和塑性,同时具有机械钉扎作用,从而提高氧化膜粘着性。     

铁基高温合金的加工性能研究

采用多元回归正交试验法对铁基变形高温合金(GH2132)进行车削试验,分析了车削参数(包括切削速度、进给量、切削深度)对表面粗糙度的影响。基于概率统计和回归分析原理,建立了表面粗糙度预测模型,并对回归方程和回归系数分别进行了显著性检验,为切削工艺参数的优化和表面质量的控制提供了基本依据。     

高温度梯度改进单晶高温合金的性能

对比了高温度和低温度梯度下ＮＡＳＡＩＲ１００单晶的组织和高温持久性能，发现高温度梯度降低单晶中显微疏松含量，减小树枝晶间距和显微偏析程度，使单晶具有较少的γ／γ共晶和较细的，形状较规则的γ沉淀，在相同的抽拉速率下，高温度梯度提高铸态ＮＡＳＡＩＲ１００单晶的高瘟持久寿命可达１１倍多。固溶处理进一步改进单晶的组织和高温持久性能。     

TiAl合金与高温合金的扩散焊接头组织及性能

采用直接扩散焊和加中间层的扩散焊方法进行了TiAl合金和高温合金异种材料组合的连接实验。在1000℃/20MPa/1h规范下直接扩散焊获得的TiAl/GH2036接头组织中存在大量未焊合的孔洞,接头室温剪切强度平均值仅有16MPa。采用Ti-Zr-Cu-Ni合金作为中间层在935℃加压3MPa保温10min和1h进行了TiAl/GH3536组合接头的液相扩散焊,获得的扩散焊缝中含有Ti3Al,NiTi等多种物相,中间层合金与两侧母材发生作用形成了具有一定厚度的反应层。在935℃/3MPa/1h规范下获得了与两侧母材结合良好的无缺陷扩散焊接头,室温剪切强度达到125MPa。     

FeAl系合金抗高温氧化性能研究进展

FeAl金属间化合物具有优异的力学性能和抗高温氧化、硫化腐蚀性能,被公认为是高温结构材料、高温气体除尘领域内具有重要应用价值的新材料,因而成了人们研究的重点课题之一。系统地讨论了铁铝金属间化合物的氧化过程、机理以及研究的进展情况。     

单晶高温合金DD6拉伸性能各向异性

研究了[001],[011],[111]取向第二代单晶高温合金DD6的拉伸性能与断口组织。结果表明:DD6单晶高温合金存在拉伸各向异性,850℃以上[001]取向DD6单晶高温合金的抗拉强度与屈服强度分别高于[011],[111]取向合金的强度,[001],[011],[111]取向DD6单晶高温合金的拉伸断口具有类解理断裂与韧窝断裂的特征。     

医用锻造CoCrMo合金高温渗碳性能研究

采用高温气体渗碳技术,对医用锻造钴铬钼合金进行表面渗碳处理.考察了高温渗碳行为对钴铬钼合金性能的影响.运用XRD、显微硬度计和光学动/静态接触角仪等分析手段对渗碳层的物相组成、表面硬度及润湿性能进行分析及测量;利用球-盘摩擦实验在Tyrode’s 溶液润滑条件下对渗碳层的摩擦磨损性能进行测试.结果表明：医用锻造钴铬钼合金经高温渗碳处理后,形成致密的硬质化合物相Cr3C2,合金硬度较未处理试样明显升高,最高可达560 HV.与未处理合金试样相比,渗碳合金的亲水性及耐磨损性得到明显改善,耐磨损性提高近3 倍.     

氧化物弥散强化高温合金抗氧化性能的研究进展

氧化物弥散强化商业高温合金因氧化物颗粒在基体中的弥散强化作用而具有较好的高温力学性能,如今被广泛应用于航空航天、能源、汽车等领域的高温部件。研究发现,氧化物颗粒的掺杂不仅可以使合金基体具有优异的高温强度,还可以显著提高基体的抗氧化性能。概述了氧化物颗粒种类、尺寸和含量对高温合金抗氧化性能的影响,从合金初期氧化行为、氧化膜生长速度、生长机制、粘附性能等角度重点关注不同性质氧化物(如活性元素氧化物和非活性元素氧化物)弥散质点在氧化过程中作用机理的异同,最后对未来的研究方向做出了展望。     

加工性能好的气体涡轮机用高温合金

被称作Haynes282合金的一种新型精炼合金是由Ni-Cr-Co-Mo组成的高温合金。它具有高温强度与易加工性能的独特组合，使其优于其他合金。由于这些特性而令其适于多种高温应用场合，尤其是航空用或陆地用气体涡轮发动机。[第一段]     

Ru对单晶高温合金拉伸性能的影响

为了研究Ru在含Re单晶高温合金的作用,利用扫描电镜和透射电镜以及电子拉伸实验机对不同Ru含量的三种单晶高温合金的拉伸性能和变形组织及形貌进行观察和分析,研究结果表明:三种合金随着Ru含量的增加,合金热处理态γ′相尺寸逐渐减小,立方度明显增加。900℃下的拉伸实验表明随着Ru含量的增加,合金的屈服强度和抗拉强度都略有增加。900℃下三种合金的断裂方式均为纯剪切型断裂。变形机制为位错切割γ′位错对夹着反相畴界模式。因此,Ru的加入略微增加了合金的强度,但没有改变合金的变形机制和断裂特征。     

GH3030合金NiCrAlYSi涂层的高温防护性能

采用等离子喷涂法制备的航空发动机涡轮部件不能满足抗高温和热腐蚀需求。采用真空电弧离子镀技术(AIP)在GH3030镍基高温合金上制备170～180μm厚的NiCrAlYSi涂层,研究了该涂层700℃下的高温氧化行为和760℃下的燃气热腐蚀行为。结果表明:经过长时间的氧化,NiCrAlYSi涂层表面形成了以Al2O3,Cr2O3为主的氧化膜,提高了其抗高温氧化性能;经过760℃,100h燃气腐蚀试验后,NiCrAlYSi涂层主要由Ni3Al和α-Cr相组成,NiCrAlYSi涂层明显改善了GH3030合金的抗低温热腐蚀性能。     

镍基高温合金耐腐蚀性能的研究进展

镍基高温合金的耐腐蚀性能研究在现代科学技术和工程的发展中占有相当重要的地位。主要综述了近年来镍基高温合金耐腐蚀性能的研究情况,详细介绍了几种提高镍基高温合金耐腐蚀性能的方法。对比分析了几种不同的研究和表征方法,并对已有的研究成果进行了深入分析。讨论了镍基高温合金的腐蚀机理研究,提出在接下来的研究中应尽量模拟出镍基高温合金的工作环境,使得不同合金的腐蚀机理可相互比较。最后,结合镍基高温合金的使用要求,对未来镍基高温合金的耐腐蚀性的研究方向进行了探讨和展望。     

单晶高温合金铂改性铝化物涂层的高温防护性能研究

采用化学气相沉积(CVD)方法在单晶高温合金基体上制备了单一铝化物和铂改性铝化物涂层,研究了两种涂层的高温氧化性能和抗燃气热腐蚀性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法分析了两种铝化物涂层的相成分和显微组织,结果表明:经1000℃氧化250h后,两种涂层的氧化动力学曲线均符合抛物线演变规律,Pt-Al涂层的抗氧化性能相对于单一Al涂层提高了55.5%,Pt元素的加入减缓β→γ′的相变速率,保证了高质量α-Al2O3保护膜的生成;经900℃燃气热腐蚀100h后,两种涂层的腐蚀动力学曲线均符合抛物线演变规律,Pt-Al涂层的抗燃气腐蚀性能相对于单一Al涂层提高了57.9%,Pt元素阻碍了内硫化的快速发生,保证Al2O3膜的完整性。     

粉末高温合金FGH4095和FGH4096的抗高温氧化性能

为研究舰载航空发动机关键部件的氧化腐蚀防护,开展镍基粉末高温合金FGH4095和FGH4096在750～1100℃空气环境中的高温氧化实验,采用静态增重法测定两种合金在不同温度下的氧化动力学曲线,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、电子探针分析仪和X射线衍射仪对合金试样表面与截面氧化层的形貌、结构以及组成进行观察和分析。结果表明：FGH4095和FGH4096两种合金在750～900℃时属于完全抗氧化级,在1000～1100℃时属于抗氧化级,而两种合金的实际服役温度在900℃以下,所以在其工作温度范围内抗氧化性能优异。在750～900℃时,两种合金的抗氧化性能相近,无明显差别,氧化膜均未发生剥落。高温氧化后,FGH4095和FGH4096的氧化膜分为两层,内层都是以Al₂O₃为主,FGH4095的外层由Cr₂O₃,Nb₂O₅和TiO₂组成,而FGH4096的外层仅为Cr₂O₃和TiO_2...     

IN738LC镍基高温合金高温蠕变疲劳性能研究

在对ＩＮ７３８ＬＣ合金的含保载低周疲劳试验中发现，蠕变变形的增加导致了疲劳寿命的降低，在对试样的微观检验中未见有典型晶界孔洞型蠕变损伤，而多见的碳化物及晶界的氧化，所有的裂纹都在试样表面萌生并沿着扩展，因此，在蠕变载荷下晶界氧化是一种可能的蠕变损伤，这里运用Ｄａｎｚｅｒ关系讨论了损伤的机理，并对实验结果进行了较理想的解释。     

ODS高温合金

本文简要地概述了ODS高温合金的发展状况、生产工艺、组织与性能特点及应用前景等.     

单晶高温合金的发展及其改善性能的途径

一、前言 在过去二十几年中,高温合金材料发展的重要标志之一是定向柱晶和定向单晶技术的发展,高温合金从成分、制造工艺并重发展的阶段进入了制造技术占优的发展阶段,合金的性能大幅度提高。70年代初期,P＆WA公司首先将定向柱晶技术应用于JT9D-7发动机,80年代初在JT9D-7R4发动机上开始应用单晶叶片,目前在美国、欧州等国已有数十种军用和民用飞机使用单晶叶片或单晶高温零件。因此可以说90年代单晶高温合金是航空发动机高温部件的主要材料,同时,在地面和海洋燃气机中,也将越来越广泛地采用单晶高温合金。 在单晶高温合金研究中,透平叶片是关键的高温承载零件,因此是研究较多的课题。透平叶片工作环境极其恶劣,同时承受高温、高应力、高冲击力;对于先进的航机,透平进口燃气温度可达1400℃以上,并且随着大推力、高效率、寿命长的透平发动机的发展,透平进口燃气温度还将不断提高,因此提高叶片材料的耐温能力和高温下的承载能力具有非常重要的意义。