Qual material é liga de alta temperatura? O que incluem principalmente os materiais de liga de alta temperatura?
Ligas de alta temperatura são um tipo de liga usada em ambientes de alta temperatura, estresse mecânico severo e oxidação e corrosão. Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, as ligas de alta temperatura formaram gradualmente seis peças relativamente completas.
1. Liga deformada de alta temperatura
Liga deformada de alta temperatura refere-se a um tipo de liga que pode ser processada por deformação a quente e a frio, tem uma faixa de temperatura operacional de -253 ~ 1320 graus, tem boas propriedades mecânicas, indicadores abrangentes de resistência e tenacidade e tem alta propriedades antioxidantes e anticorrosivas. De acordo com seu processo de tratamento térmico, pode ser dividido em liga reforçada com solução sólida e liga reforçada com envelhecimento.
1. Liga reforçada com solução sólida
A faixa de temperatura operacional é de 900 ~ 1300 graus e a temperatura máxima antioxidação atinge 1320 graus. Por exemplo, a liga GH128 tem uma resistência à tração de 850MPa e uma resistência ao escoamento de 350MPa à temperatura ambiente; uma resistência à tração de 140MPa e um alongamento de 85% a 1000 graus; uma vida durável de 200 horas e um alongamento de 40% a 1000 graus e tensão de 30 MPa. Ligas de solução sólida são geralmente usadas para fabricar câmaras de combustão, carcaças e outros componentes de motores de aviação e aeroespaciais.
2. Liga reforçada contra envelhecimento
A temperatura operacional é de -253~950 graus e geralmente é usada para fazer peças estruturais, como discos de turbinas e pás para motores de aviação e aeroespaciais. A liga usada para fazer os discos da turbina tem uma temperatura de trabalho de -253~700 graus e é necessária para ter boa resistência a altas e baixas temperaturas e resistência à fadiga. Por exemplo: a liga GH4169 tem um limite de escoamento máximo de 1000MPa a 650 graus; a temperatura da liga para fazer lâminas pode chegar a 950 graus. Por exemplo: a liga GH220 tem uma resistência à tração de 490MPa a 950 graus e uma vida útil de mais de 40 horas a 940 graus e 200MPa.
As superligas deformadas fornecem principalmente peças forjadas estruturais, bolos, anéis, barras, placas, tubos, tiras e fios para as indústrias aeroespacial, aviação, energia nuclear e petróleo civil.
2. Fundição de ligas de alta temperatura
Ligas fundidas de alta temperatura referem-se a um tipo de liga de alta temperatura que pode ou só pode ser formada por métodos de fundição. Suas principais características são:
1. Possui uma gama de composição mais ampla. Como não há necessidade de considerar seu desempenho no processamento de deformação, o projeto da liga pode focar na otimização de seu desempenho. Por exemplo, para ligas de alta temperatura à base de níquel, a composição pode ser ajustada de modo que o teor de ' atinja 60% ou mais, de modo que a liga ainda possa manter excelentes propriedades em temperaturas de até 85% do ponto de fusão da liga .
2. Possui um campo de aplicação mais amplo. Devido às vantagens especiais do método de fundição, peças fundidas de liga de alta temperatura com formato quase líquido ou sem margem podem ser projetadas e fabricadas com qualquer estrutura e formato complexo de acordo com as necessidades de uso das peças.
De acordo com a temperatura de serviço das ligas fundidas, elas podem ser divididas nas três categorias a seguir:
Categoria 1: Ligas fundidas em cristal equiaxial de alta temperatura usadas em -253~650 graus. Este tipo de liga possui boas propriedades abrangentes em uma ampla faixa de temperaturas, especialmente em baixas temperaturas, onde a resistência e a plasticidade são mantidas sem degradação. Por exemplo, a liga K4169, que é usada em grandes quantidades em motores de aviação e aeroespaciais, tem uma resistência à tração de 1000MPa a 650 graus, um limite de escoamento de 850MPa e uma plasticidade à tração de 15%; a vida útil sob estresse de 620 MPa a 650 graus é de 200 horas. Tem sido usado para fazer carcaças de difusores em motores aeroespaciais e peças estruturais complexas para diversas bombas em motores aeroespaciais.
Categoria 2: Ligas de alta temperatura fundidas em cristal equiaxial usadas de 650 a 950 graus. Este tipo de liga possui altas propriedades mecânicas e resistência à corrosão a quente em altas temperaturas. Por exemplo, a liga K419 tem uma resistência à tração superior a 700MPa e uma plasticidade à tração superior a 6% a 950 graus; a 950 graus, o limite máximo de resistência para 200 horas é superior a 230MPa. Este tipo de liga é adequado para uso como pás de turbinas de motores de aeronaves, palhetas guia e turbinas fundidas integralmente.
Categoria III: Cristal colunar direcionalmente solidificado e ligas monocristalinas de alta temperatura usadas no grau 950-1100. Este tipo de liga possui excelentes propriedades abrangentes e propriedades antioxidantes e anticorrosivas a quente nesta faixa de temperatura. Por exemplo, a liga de cristal único DD402 tem uma vida útil de mais de 100 horas sob uma tensão de 1100 graus e 130MPa. Este é o material de pá de turbina mais quente usado na China e é adequado para fabricar pás de turbina de primeiro estágio para novos motores de alto desempenho.
Com a melhoria contínua da tecnologia de fundição de precisão, novos processos especiais também surgem constantemente. A tecnologia de fundição de grãos finos, a tecnologia de solidificação direcional e a tecnologia CA para peças estruturais complexas de paredes finas melhoraram muito o nível de fundição de ligas de alta temperatura e seu escopo de aplicação continuou a aumentar.
3. Ligas de alta temperatura para metalurgia do pó
Os produtos em pó de liga de alta temperatura são fabricados usando pó de liga atomizado de alta temperatura, prensagem isostática a quente ou prensagem isostática a quente e depois forjamento. Usando o processo de metalurgia do pó, devido às pequenas partículas de pó e à rápida velocidade de resfriamento, a composição é uniforme, sem macrossegregação e os grãos são pequenos, o desempenho do processamento a quente é bom, a taxa de utilização do metal é alta e o custo é baixo , especialmente a resistência ao escoamento e as propriedades de fadiga da liga são melhoradas. Grande melhoria.
A superliga de metalurgia do pó FGH95 tem uma resistência à tração de 1500MPa a 650 graus e uma vida útil de mais de 50 horas sob uma tensão de 1034MPa. Atualmente é a superliga de metalurgia do pó de placa de maior resistência sob condições de trabalho de 650 graus. As ligas de alta temperatura da metalurgia do pó podem atender aos requisitos de motores com níveis de tensão mais elevados e são os materiais preferidos para componentes de alta temperatura, como discos de turbina, discos de compressor e defletores de turbina em motores com altas relações empuxo-peso.
4. Liga de reforço de dispersão de óxido (ODS)
É uma liga especial de alta temperatura formada usando um processo exclusivo de liga mecânica (MA). Fases de reforço de dispersão de óxido ultrafinas (menos de 50nm) e ultraestáveis em altas temperaturas são dispersas uniformemente na matriz da liga. A resistência da liga ainda pode ser mantida sob condições próximas ao ponto de fusão da própria liga e possui excelentes propriedades de fluência em alta temperatura, resistência superior à oxidação em alta temperatura e resistência à corrosão por carbono e enxofre.
Existem atualmente três tipos principais de ligas ODS que foram produzidas comercialmente:
A liga MA956 pode ser usada em temperaturas de até 1350 graus em uma atmosfera oxidante, ocupando o primeiro lugar entre as ligas de alta temperatura em termos de resistência à oxidação, corrosão por carbono e enxofre. Pode ser usado para revestir câmaras de combustão de motores de aeronaves.
A liga MA754 pode ser usada em temperaturas de até 1250 graus em uma atmosfera oxidante e mantém resistência muito alta em altas temperaturas e resistência à corrosão do vidro com álcalis médios. Agora é usado para fazer anéis de engrenagem guia de motores aeronáuticos e lâminas guia.
A liga MA6000 tem uma resistência à tração de 222MPa e uma resistência ao escoamento de 192MPa a 1100 graus; a resistência de resistência de 1000-horas a 1100 graus é de 127MPa, ocupando o primeiro lugar entre as ligas de alta temperatura e pode ser usada em pás de motores aeroespaciais.
5. Materiais compostos intermetálicos de alta temperatura
Os materiais intermetálicos de alta temperatura são um tipo de materiais de alta temperatura específicos para luz, com importantes perspectivas de aplicação que foram recentemente pesquisados e desenvolvidos. Por mais de dez anos, a pesquisa básica sobre compostos intermetálicos, design de ligas, desenvolvimento de processos e pesquisa de aplicação amadureceu, especialmente na tecnologia de preparação e processamento, tenacidade e fortalecimento de materiais das séries Ti-Al, Ni-Al e Fe-Al. , propriedades mecânicas e pesquisas de aplicação obtiveram conquistas notáveis.
Liga à base de Ti3Al (TAC-1), liga à base de TiAl (TAC-2) e liga à base de Ti2AlNb têm baixa densidade (3,8~5,8g/cm3), alta temperatura e alta resistência, alta aço e excelente resistência à oxidação e resistência à fluência. Vantagens: Pode reduzir o peso das peças estruturais em 35 a 50%. A liga à base de Ni3Al, MX-246 possui boa resistência à corrosão, resistência ao desgaste e resistência à cavitação, apresentando excelentes perspectivas de aplicação. A liga à base de Fe3Al possui boa resistência à oxidação e corrosão, alta resistência em temperaturas médias (menos de 600 graus) e baixo custo. É um novo material que pode substituir parcialmente o aço inoxidável.
