哈工大材料加工复试铸造合金.pptVIP

有色合金的产量和用量不如黑色合金多，但由于其具 补充知识：轴承合金 补充知识：轴承合金 补充知识：轴承合金 补充知识：轴承合金 F/A-18E/F（超黄蜂，2002年开始服役，舰载机） F/A-22（猛禽，2005年开始服役，四代机典型代表） F-35 (JSF, 2008年开始服役，空中霸主） X-45 (2008开始服役，无人作战飞机） B-2 (幽灵- 已服役，隐形轰炸机) B-3 (概念设计图，2025年开始服役，高超音速轰炸机） 先进的压气机转子将γ钛铝合金叶片和高温钛基复合材料(TMC)环结构融合在一起，从而降低了成本，减轻了重量，改善了维护性 5 铸造高温合金和金属间化合物 高温合金的特点 1、具有高的热稳定性 2、具有高的热强性 3、比强度高和弹性模量高，热膨胀系数小，导热性好 4、具有良好的加工工艺性能 5.1 铸造高温合金 发展历程 1 从20世纪30年代后期起，英、德、美等国就开始研究高温合金。第二次世界 大战期间，为了满足新型航空发动机的需要，高温合金的研究和使用进入了 蓬勃发展时期。 2 40年代初，英国首先在 80Ni-20Cr合金中加入少量铝和钛，形成γ’相以进行强 化，研制成第一种具有较高的高温强度的镍基合金。同一时期，美国为了适应 活塞式航空发动机用涡轮增压器发展的需要，开始用 Vitallium钴基合金制作叶 片。此外，美国还研制出 Inconel镍基合金，用以制作喷气发动机的燃烧室。以 后，冶金学家为进一步提高合金的高温强度，在镍基合金中加入钨、钼、钴等 元素，增加铝、钛含量，研制出一系列牌号的合金，如英国的 “Nimonic”，美国 的“Mar-M”和“IN”等；在钴基合金中, 加入镍、钨等元素，发展出多种高温合金 ，如 X-45、HA-188、FSX-414等。由于钴资源缺乏，钴基高温合金发展受到限制 5.1 铸造高温合金 5 铸造高温合金和金属间化合物 发展历程 3 40年代，铁基高温合金也得到了发展，50年代出现 A-286和Incoloy901等牌号，但 因高温稳定性较差，从60年代以来发展较慢。苏联于1950年前后开始生产“ЭИ” 牌号的镍基高温合金，后来生产“ЭП”系列变形高温合金和“ЖС”系列铸造高温 合金 4 中国从1956年开始试制高温合金,逐渐形成“GH”系列的变形高温合金和“K”系列 的铸造高温合金。70年代美国还采用新的生产工艺制造出定向结晶叶片和粉末冶 金涡轮盘，研制出单晶叶片等高温合金部件，以适应航空发动机涡轮进口温度不 断提高的需要。 20 世 纪 80年代以来，镍基单晶高温合金一直沿着其独特的道路发展，从第1代 发展至近年来出现的第4代单晶合金，持久性能和抗环境性能提高。 5.1 铸造高温合金 5 铸造高温合金和金属间化合物 美国、英国与航材院涡轮叶片用高温合金的发展 5 铸造高温合金和金属间化合物 高温合金强度 高温合金应具有高的蠕变强度和持久强度、良好的抗热疲劳和机械疲劳性能、良好的抗氧化和抗燃气腐蚀性能以及组织稳定，其中以蠕变强度和持久强度最为重要 5.1 铸造高温合金 5 铸造高温合金和金属间化合物 提高高温合金强度的方法 (1) 固溶强化: 加入与基体金属原子尺寸不同的元素(铬、钨、钼等)引起基体金属点阵的畸变, 加入能降低合金基体堆垛层错能的元素（如钴）和加入能减缓基体元素扩散速率的元素(钨、钼等），以强化基体。 5.1 铸造高温合金 5 铸造高温合金和金属间化合物 提高高温合金强度的方法 (2) 沉淀强化: 通过时效处理，从过饱和固溶体中析出第二相(γ’、γ、碳化物)等，以强化合金。 γ’相与基体相同, 均为面心立方结构，点阵常数与基体相近，并与晶体共格, 因此γ’相在基体中能呈细小颗粒状均匀析出, 阻碍位错运动,而产生显著的强化作用。 γ’ 相是A3B型金属间化合物，A代表镍、钴，B代表铝、钛、铌、钽、钒、钨，而铬、钼、铁既可为A又可为B。 5.1 铸造高温合金 5 铸造高温合金和金属间化合物 提高高温合金强度的方法 (3) 晶界强化 : 在高温下，合金的晶界是薄弱环节, 加入微量的硼、锆和稀土元素可改善晶界强度。这是因为稀土元素能净化晶界，硼、锆原子能填充晶界空位，降低蠕变过程中晶界扩散速率，抑制晶界碳化物