Πρόοδος έρευνας υλικών υπερκράματος με βάση το νικέλιο
Τον τελευταίο μισό αιώνα, η Κίνα ανέπτυξε και δημιούργησε πολλά συστήματα υπερκράματος με βάση το νικέλιο για να καλύψει τις αυξανόμενες ανάγκες της ενέργειας, των μεταφορών, της αεροπορίας, της αεροδιαστημικής και άλλων βιομηχανιών. Ειδικότερα, η ανάπτυξη υπερκραμάτων με βάση το νικέλιο έχει βελτιώσει σημαντικά την απόδοση των αεροδιαστημικών κινητήρων της Κίνας. συνέβαλε σημαντικά στη βελτίωση. Αυτό το άρθρο εισάγει εν συντομία την ιστορία ανάπτυξης των υπερκραμάτων με βάση το νικέλιο, εξετάζει την πρόοδο της έρευνας των υπερκραμάτων με βάση το νικέλιο τα τελευταία χρόνια και συζητά την εφαρμογή και τις τάσεις ανάπτυξης υπερκραμάτων με βάση το νικέλιο.
εισαγωγή
Περισσότερο από το 50% των υλικών στους σύγχρονους κινητήρες αεριοστροβίλων χρησιμοποιούν κράματα υψηλής θερμοκρασίας, εκ των οποίων η ποσότητα των κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας με βάση το νικέλιο αντιπροσωπεύει περίπου το 40% των υλικών του κινητήρα. Τα κράματα με βάση το νικέλιο έχουν εξαιρετικές περιεκτικές ιδιότητες σε μεσαίες και υψηλές θερμοκρασίες. Είναι κατάλληλα για εργασία σε υψηλές θερμοκρασίες για μεγάλο χρονικό διάστημα και μπορούν να αντισταθούν στη διάβρωση και την τριβή. Είναι τα πιο πολύπλοκα και ευρέως χρησιμοποιούμενα σε εξαρτήματα υψηλής θερμοκρασίας και έχουν πολλές μεταλλουργικές ιδιότητες μεταξύ όλων των υπερκράματα. Κράματα που παρουσιάζουν μεγαλύτερο ενδιαφέρον για τους εργαζόμενους. Τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας με βάση το νικέλιο χρησιμοποιούνται κυρίως σε δομικά εξαρτήματα που λειτουργούν στους 950~1050 βαθμούς στον αεροδιαστημικό τομέα, όπως πτερύγια εργασίας αεροκινητήρων, δίσκοι στροβίλων, θάλαμοι καύσης κ.λπ. Ως εκ τούτου, η μελέτη υπερκραμάτων με βάση το νικέλιο είναι εξαιρετική σημασία για την ανάπτυξη της αεροδιαστημικής βιομηχανίας της χώρας μου.
1 Επισκόπηση
Τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας με βάση το νικέλιο είναι κράματα υψηλής θερμοκρασίας που χρησιμοποιούν νικέλιο ως μήτρα (γενικά περισσότερο από 50% περιεκτικότητα) και έχουν υψηλή αντοχή και καλή αντοχή στην οξείδωση και τη διάβρωση αερίου στην περιοχή από 650 έως 1000 μοίρες. Αναπτύχθηκε με βάση το κράμα Cr20Ni80. Προκειμένου να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις θερμικής αντοχής σε υψηλή θερμοκρασία (αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, αντίσταση ερπυσμού, αντοχή κόπωσης σε υψηλή θερμοκρασία) περίπου 1000 μοίρες και αντιοξειδωτική και αντιδιαβρωτική στα μέσα αερίου, έχει προστεθεί ένας μεγάλος αριθμός ενισχύσεων . Στοιχεία, όπως W, Mo, Ti, Al, Nb, Co, κ.λπ., για να εξασφαλίσουν την ανώτερη απόδοση σε υψηλές θερμοκρασίες. Εκτός από την ενίσχυση του στερεού διαλύματος, τα υπερκράματα βασίζονται επίσης στην ενίσχυση με κατακρήμνιση της φάσης διαμεταλλικής ένωσης ′ (Ni3Al ή Ni3Ti, κ.λπ.) που σχηματίζεται από Al, Ti, κ.λπ. και Ni, την ενίσχυση ενδοκοκκώδους διασποράς ορισμένων λεπτών σταθερών MC, M23C6 καρβίδια, και B, Zr, Re, κ.λπ. παίζουν ρόλο στον καθαρισμό και την ενίσχυση των ορίων των κόκκων. Ο σκοπός της προσθήκης Cr είναι η περαιτέρω βελτίωση της αντιοξειδωτικής και αντίστασης στη διάβρωση σε υψηλή θερμοκρασία των κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας. Τα υπερκράματα με βάση το νικέλιο έχουν καλές περιεκτικές ιδιότητες και έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στους τομείς της αεροδιαστημικής, της αυτοκινητοβιομηχανίας, των επικοινωνιών και της βιομηχανίας ηλεκτρονικών. Με την εξερεύνηση των πιθανών ιδιοτήτων των κραμάτων με βάση το νικέλιο, οι ερευνητές έχουν προτείνει υψηλότερες απαιτήσεις για την απόδοσή τους. Εγχώριοι και ξένοι μελετητές έχουν αναπτύξει νέες τεχνικές επεξεργασίας για κράματα με βάση το νικέλιο, όπως ισοθερμική σφυρηλάτηση, παραμόρφωση εξώθησης, παραμόρφωση επένδυσης κ.λπ. .
2. Ιστορικό ανάπτυξης υπερκραμάτων με βάση το νικέλιο
Τα υπερκράματα με βάση το νικέλιο κατέχουν ιδιαίτερα σημαντική θέση σε ολόκληρο τον τομέα των υπερκραμάτων. Η ανάπτυξη και η χρήση του ξεκίνησαν στα τέλη της δεκαετίας του 1930 και αναπτύχθηκαν με φόντο ότι η εμφάνιση των αεριωθούμενων αεροσκαφών έθεσε υψηλότερες απαιτήσεις στην απόδοση των υπερκραμάτων. . Το Ηνωμένο Βασίλειο παρήγαγε για πρώτη φορά το κράμα με βάση το νικέλιο Nimonic75 (Ni-20Cr-0.4Ti) το 1941. Προκειμένου να βελτιωθεί η αντοχή ερπυσμού, προστέθηκε αλουμίνιο για την ανάπτυξη του Nimonic80 (Ni{{9} }Cr-2.5Ti-1.3Al). Οι Ηνωμένες Πολιτείες στα μέσα-1940, η Σοβιετική Ένωση στα τέλη της δεκαετίας του 1940 και η Κίνα στα μέσα-1950 ανέπτυξαν επίσης υπερκράματα με βάση το νικέλιο.
Η ανάπτυξη κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας με βάση το νικέλιο περιλαμβάνει δύο πτυχές: τη βελτίωση της σύνθεσης του κράματος και την καινοτομία των διαδικασιών παραγωγής. Στις αρχές της δεκαετίας του 1950, η ανάπτυξη της τεχνολογίας τήξης υπό κενό δημιούργησε συνθήκες για τον εξευγενισμό κραμάτων με βάση το νικέλιο που περιέχουν υψηλή περιεκτικότητα σε αλουμίνιο και τιτάνιο. Στα τέλη της δεκαετίας του 1950, η επενδυτική τεχνολογία χύτευσης ακριβείας χρησιμοποιήθηκε για την ανάπτυξη μιας σειράς κραμάτων χύτευσης με καλή αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία. Στη δεκαετία του 1960 Μεσοπρόθεσμα, αναπτύχθηκε η κατευθυντική κρυστάλλωση και τα υπερκράματα μονοκρυστάλλων και τα υπερκράματα μεταλλουργίας σκόνης με καλύτερη απόδοση. Προκειμένου να καλυφθούν οι ανάγκες των πλοίων και των βιομηχανικών αεριοστροβίλων, αναπτύχθηκαν από τη δεκαετία του 1960 μια σειρά από κράματα με βάση το νικέλιο υψηλής περιεκτικότητας σε νικέλιο με υψηλή περιεκτικότητα σε χρώμιο με βάση το νικέλιο με καλύτερη αντοχή στη διάβρωση και σταθερή δομή. κράμα. Σε περίπου 40 χρόνια από τις αρχές της δεκαετίας του 1940 έως τα τέλη της δεκαετίας του 1970, η θερμοκρασία λειτουργίας των κραμάτων με βάση το νικέλιο αυξήθηκε από 700 βαθμούς σε 1100 βαθμούς, με μέση αύξηση περίπου 10 βαθμούς ετησίως.
