變形合金和部分鑄造合金需進行熱處理,包括固溶處理、中間處理和時效處理,以Udmet 500合金為例,它的熱處理制度分為四段:固溶處理,1175℃,2小時,空冷;中間處理,1080℃,4小時,空冷;一次時效處理,843℃,24小時,空冷;二次時效處理,760℃,16小時,空冷。以獲得所要求的組織狀態(tài)和良好的綜合性能。
渦 是航空發(fā)動機上一個十分重要的關(guān)鍵零件。渦 工作溫度雖然比葉片低,但工作環(huán)境異常復(fù)雜,且在輪心、輪緣、榫齒、槽底和腹板等各部位所受應(yīng)力、溫度、介質(zhì)作用程度都不同。因此,對渦 材料性能提出如下典型要求:高的屈服強度;足夠的塑性儲備;足夠的蠕變、持久強度和塑性;高的疲勞強度和低周疲勞性能;良好的耐腐蝕性、組織穩(wěn)定性與可加工性。一句話,材料的綜合性能要好。
渦 用材料大部分是沉淀強化的鐵基或鎳基變形高溫合金,一些盤件開始采用粉末高溫合金制備,但是從制備工序、成本等角度考慮,粉末高溫合金渦 無法替代變形高溫合金渦 。 [1]
航空發(fā)動機用的機匣、轉(zhuǎn)子封嚴環(huán)和蜂窩環(huán)零件國內(nèi)外較多地采用低膨脹高溫合金制備。低膨脹合金是發(fā)動機實現(xiàn)間隙控制技術(shù),減少燃氣損失和提高熱效率不可替代的功能結(jié)構(gòu)材料。低膨脹高溫合金的特點是綜合性能好、強度較高、膨脹系數(shù)低、彈性模量幾乎恒定,在約380℃(居里點)以下至室溫,合金熱膨脹系數(shù)幾乎為常量。因此,采用低膨脹高溫合金制備的壓氣機匣在飛機巡航飛行時,有利于間隙的封嚴,提高壓氣效率,加大推力。我國研制的低膨脹高溫合金主要有GH2907、GH2909、GH4783等。我國新研制的GH4783是一種抗氧化新型低膨脹高溫合金,膨脹系數(shù)比GH4169合金低20%,密度比GH4169低20%,只有7.789/cm3,工作溫度可達750℃。對應(yīng)的美國牌號的Inconel783合金已被用作F-22戰(zhàn)斗機用發(fā)動機F119-PW的各種環(huán)形件。
我國應(yīng)用的板材變形合金主要有20多個牌號。它們的共同特點是塑性好,具有中等強度,焊接性能優(yōu)異,還有較好的抗氧化和抗腐蝕性能。主要用于制作發(fā)動機動力裝置的燃燒室、加力燃燒室、飛機機尾罩、導(dǎo)流罩、襯筒和軍用衛(wèi)星毛細管等。航空發(fā)動機燃燒室零件大多采用固溶強化合金制造。近期,發(fā)動機生產(chǎn)中為了減輕結(jié)構(gòu)重量,采用時效強化的板材合金來制造燃燒室零件,取得了良好效果。采用時效強化的變形高溫合金制造加力燃燒室殼體,可大幅度減輕發(fā)動機重量,但其成形和焊接比固溶強化合金要困難。
此外,在航空發(fā)動機中,變形高溫合金還用于制備渦輪軸、渦輪葉片等。隨著先進航空發(fā)動機推重比的進一步提高,燃燒室入口溫度和出口溫度大幅提高,必須采用耐更高溫度的新合金材料。需求牽引。因此,變形高溫合金必須加大研究力度,進一步提高性能,滿足我國先進航空發(fā)動機的研制需要。 [1]
發(fā)展前景編輯
變形高溫合金不但是我國生產(chǎn)和研制新型航空發(fā)動機需要的重要材料,而且在艦船制造、工業(yè)燃氣輪機、航天飛行器、火箭發(fā)動機、核反應(yīng)堆和化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,是一種十分重要的高溫材料。當(dāng)前,變形高溫合金總體上向承溫更高、精密成形和低成本方向發(fā)展。通過不斷挖掘合金潛力,采用新技術(shù)、新工藝,可大幅提高變形高溫合金材料的質(zhì)量和性能,滿足我國先進航空發(fā)動機的需求。須加大研究力度,進一步提高性能,滿足我國先進航空發(fā)動機的研制需要。 [2]
秉爭實業(yè)有限公司(開封分公司)占地28000平方米,注冊資金500萬元,現(xiàn)有職工150余人,技術(shù)骨干20人。是【銅合金】產(chǎn)品專業(yè)生產(chǎn)加工的廠家,擁有完整、科學(xué)的質(zhì)量管理體系。
C-59合金可以很容易地用普通制作工藝來加工。
1、加熱 C-59合金在熱處理前和熱處理過程中不可以和任何污染物接觸。 在含有S、P、Pb和其它低熔點金屬的環(huán)境中加熱,會使C-59合金的性能下降。污染物的來源主要有標記筆痕跡、溫度指示漆、粉筆、潤滑油脂、燃料等。 加熱爐燃料的含硫量必須低,天然氣的含硫量必須低于0.1%(質(zhì)量),燃料油的含硫量不可超過0.5%。 爐氣環(huán)境應(yīng)該是輕的氧化性,不可以在氧化性和還原性之間波動。不可以讓火焰直接沖擊合金材料。
2、熱加工 C-59合金可以在950-1180℃之間進行熱加工。冷卻要用水急冷。 熱加工后退火可以確保材料有良好的耐蝕性能。
3、冷加工 退火的C-59合金才可以用來冷加工,C-59合金的加工硬化率是很高的,對成形設(shè)備的要求要高一些。 當(dāng)冷變形加工執(zhí)行時,工序間退火是必要的。
4、熱處理 固溶熱處理溫度應(yīng)該在1100-1180℃,在1120℃處理。 水冷是確保材料有耐蝕性能的基本要點。在任何熱操作過程中,材料表面必須清潔。
5、除垢 C-59合金焊縫附近的氧化物比其它不銹鋼要緊密的多,可以用細砂輪打磨干凈。 酸洗前,材料表面的氧化物、污點等可以用細砂輪或不銹鋼絲刷打磨干凈。
6、機加工 機加工C-59合金應(yīng)該是固溶處理狀態(tài)。由于其加工硬化率較大,所以相對于低合金奧氏體不銹鋼來說,要采用較低的表面切削速度,且進刀量要大,以忽略硬度較高的表面。同時要讓刀具處于連續(xù)運轉(zhuǎn)的狀態(tài)。
九、焊接焊接鎳基合金時,要遵守下列操作規(guī)程:
1、工作場地 C-59合金的焊接場該是獨立的,和碳鋼加工場地分開,同時不可以有氣流擾動。
2、著裝 焊接著裝應(yīng)該采用皮革手套和工作服。
3、加工工具和機械 工具要采用鎳基合金專用工具,制造和加工機械如:剪板機、卷板機、壓制機械等,其工作臺面要用毛氈、紙板、塑料等覆蓋,防止C-59合金表面在加工過程中被壓入污染物,導(dǎo)致終的腐蝕。
4、清理 基材金屬的焊縫區(qū)域清理和填料金屬的清理應(yīng)該使用丙酮。
5、坡口準備 C-59合金的焊接坡口成形可以采用機械方法,如車削成形、磨削成形或刨制成形;等離子切割也是可以的,不過切割后的坡口要打磨干凈,并且不可以使坡口附近過熱。
6、坡口角度一般焊接后應(yīng)該立即用不銹鋼絲刷刷去氧化部分。 鎳基合金和特種不銹鋼相對于普通碳鋼的一般區(qū)別在于其有較低的熱傳導(dǎo)系數(shù)和有較高的熱膨脹率。其焊接焊腳要大(1-3 mm),坡口角度要在60-70°左右,主要因為C-59合金的熔化金屬有較高的粘性,而且其焊后收縮傾向比較大。
7、引弧 引弧時只可以在即將焊接的焊縫區(qū)域內(nèi)進行,不可以在已完成的焊接件上,以免造成耐蝕性能的下降。
8、焊接工藝 C-59合金可以用多種常規(guī)焊接工藝焊接,如:TIG/GTAW,MIG/MAG,手工金屬焊接、等離子弧焊等。不過焊接前的清理是必要的。
9、焊接參數(shù)和有關(guān)影響因素 焊接時要謹慎選擇熱輸入量,一般要采用較低的熱輸入量,層間溫度不要超過150℃。同時采用較薄的焊道焊接工藝。
一般焊接后應(yīng)該立即用不銹鋼絲刷刷去氧化部分。
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GH500 Udimet500 合金采用高Al高Ti沉淀強化的時效合金,具有高的屈服強度和斷裂強度,應(yīng)用于直升機的發(fā)動機渦部分。
GH520 Udimet520 該合金是一種合金化程度較高的沉淀強化鎳基合金,可在980℃以下長期使用,在高溫下具有良好的抗拉強度、較高的高溫硬度和好的抗氧化性能。
GH536 HastelloyX 合金性能水平與GH3044合金相當(dāng),適用于制作在900℃以下長期使用的發(fā)動機室及其它高溫部件。
GH586 為我國自行研制的難變形鎳基高溫合金,合金在-196℃~800℃范圍內(nèi),具有高的屈服強度和持久蠕變強度和良好的抗氧化性能,現(xiàn)階段國內(nèi)綜合性能的渦材料。在1050℃以上對鈉鹽的耐蝕能力稍差。
GH600 Inconel600 固溶強化的耐熱耐蝕合金,具有良好的抗高溫腐蝕性能、抗氧化性能、冷熱加工性能、低溫機械性能、冷熱疲勞性能。650℃下具有較高的強度,成型性好,易于焊接。
GH625 Inconel625 合金具有良好的耐腐蝕和抗氧化性能,從低溫到980℃具有良好的拉伸性能和疲勞性能,以及耐鹽霧下的應(yīng)力腐蝕。
GH648 эп648 高鉻合金,在高溫條件下具有良好的耐蝕性能和綜合力學(xué)性能。
GH698 эи698 >在550~800℃范圍內(nèi)具有高的持久強度和良好的綜合性能,與Waspaloy合金性能水平相當(dāng)。
GH708 эп708 新型鎳基時效合金,該合金具有較高的高溫強度,優(yōu)良的抗氧化性能和一定的可焊性能,可在900℃下長期使用。
GH864 Waspalloy 合金在540~815℃溫度范圍內(nèi)具有良好的耐燃氣腐蝕能力、較高的屈服強度和疲勞性能,工藝塑性良好,組織。
GH742 эп742ид rowspan="2" 合金在750~950℃具有良好的高溫性能,是目前變形高溫合金中合金化程度的渦材料,在大推力發(fā)動機上廣泛應(yīng)用。