高溫合金的耐熱腐蝕特性
高溫合金具有高的熱強度和高的熱穩(wěn)定性，是航空發(fā)動機制造中不可缺少的重要材料，一臺新型渦輪風扇發(fā)動機高溫合金材料用量占發(fā)動機重量的50%以上。目前，航空發(fā)動機朝著大推力、低油耗、高推重比和長壽命的方向發(fā)展，主要通過提高壓氣機的增壓比和渦輪前進口溫度以及在設計方面采取相應的措施實現(xiàn)，世界上先進戰(zhàn)斗機渦輪前進口溫度已達到1300℃以上，壓氣機出口溫度已超過800℃，因此在這樣高的工作溫度下，材料耐熱性非常重要，否則不能適應現(xiàn)代航空發(fā)動機發(fā)展的需求。從上世紀60年代以來高溫合金的工作溫度平均每年提高10℃，但還滿足不了發(fā)動機渦輪前進口溫度不斷提高的需求。
高溫合金成分比較復雜，原冶金部頒發(fā)標準采用漢語拼音“GH”字樣來表示。高溫合金按基體元素分為鐵基、鎳基、鈷基等；按合金的高溫性能分為熱強變形高溫合金、熱穩(wěn)定變形高溫合金。高溫合金緊固件主要采用熱強變形高溫合金制作，這類合金的特點是熱強度高，可用于高溫工作條件下承受大載荷及復雜應力的零件，但冷變形很困難，必須采取熱成形工藝。近年來從國外引進耐熱性更好的高溫合金有A286、Inconel718、Wasplloy、Rene41、Mp159、Nimonic80等。熱強變形高溫合金的室溫強度也非常好，一般情況下抗拉強度都超過1000MPa，其中Mp159合金抗拉強度最高，可達到1795MPa。
除熱強變形高溫合金外，航空緊固件還采用熱穩(wěn)定變形高溫合金材料制作，這類材料具有以下特點：抗氧化、抗腐蝕、抗沖刷能力很強，強度雖不高（σ0.2 = 300～400MPa），但塑性很好（δ=45%～60%），可進行深沖壓和冷鐓，常用于制造航空發(fā)動機受力不大而工作溫度很高的零件與之相配套的緊固件，如燃燒室火焰筒、加力燃燒室及與相配套的螺栓、鉚釘、鎖片、銷軸等。具體合金牌號有GH1140、GH3030、GH3039等。
幾種熱強變形高溫合金主要成分，見表3-1。
表3-1 幾種熱強變形高溫合金主要成分
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材料牌號 |
主 要 化 學 成 分 |
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中國 |
美國 |
C |
Cr |
Ni |
Co |
Mo |
Ti |
Fe |
Al |
Nb |
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GH2132 |
A-286 |
≦0.08 |
13.5-16 |
24-27 |
|
1.0- 1.5 |
1.90- 2.35 |
余 |
|
|
|
GH4169 |
Inconnel718 |
≦0.08 |
17-21 |
50-55 |
≦1.0 |
2.8- 3.3 |
0.75- 1.15 |
|
0.3 -0.7 |
4.75- 5.5 |
|
GH141 |
Rene41 |
0.06- 0.12 |
18-20 |
余 |
10-12 |
9.0- 10.5 |
3.00- 3.5 |
|
1.4- 1.8 |
|
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GH738 |
Waspaloy |
0.03- 0.1 |
18-21 |
余 |
12-15 |
3.5- 5.0 |
2.75- 6.25 |
|
1.2- 1.6 |
|
|
GH159 |
Mp159 |
≦0.04 |
18-20 |
余 |
34-38 |
6.0- 8.0 |
2.50- 3.25 |
8.0- 10 |
0.1- 0.3 |
0.25- 0.75 |
浙公網(wǎng)安備 33042402000106號
