Hiện nay, gần 300,000 tấn vật liệu siêu hợp kim được tiêu thụ hàng năm trên thị trường quốc tế, được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau. Năm 2018, quy mô thị trường siêu hợp kim toàn cầu là 12.163 tỷ USD, tăng 26.98% so với cùng kỳ năm trước; thị trường siêu hợp kim ở Hoa Kỳ và Châu Âu đã trở nên trưởng thành hơn, và sự gia tăng thị trường trong tương lai sẽ chủ yếu đến từ Trung Quốc. Tốc độ tăng trưởng hàng năm hiện tại của thị trường siêu hợp kim ở Trung Quốc Giữ ở mức 20-30%.

Tổng quan về siêu hợp kim

Hợp kim nhiệt độ cao dùng để chỉ các vật liệu kim loại dựa trên Fe, Ni và Co có đặc tính chống oxy hóa và chống ăn mòn trên 600 ° C và có thể hoạt động lâu dài dưới một ứng suất nhất định. Hình 1 cho thấy xu hướng phát triển của hợp kim nhiệt độ cao trên thế giới và các hợp kim phát triển ở nước tôi. Hợp kim nhiệt độ cao không chỉ là buồng nhiên liệu, thanh dẫn, cánh tua-bin và đĩa tua-bin của động cơ hàng không và các bộ phận đầu nóng khác, là vật liệu quan trọng của các bộ phận nhiệt độ cao của động cơ tên lửa hàng không vũ trụ, mà còn là vật liệu công nghiệp chịu nhiệt độ cao và chống ăn mòn các nguyên liệu thành phần theo yêu cầu của các ngành công nghiệp như tua-bin khí, năng lượng, hóa chất là những nguyên liệu quan trọng và không thể thiếu trong nền kinh tế quốc dân.

Hiện tại, gần 300,000 tấn vật liệu siêu hợp kim được tiêu thụ trên thị trường quốc tế mỗi năm. Hình 2 cho thấy sự phân bố của các khu vực tiêu thụ chính. Tốc độ tăng trưởng hàng năm của thị trường siêu hợp kim ở nước tôi được duy trì ở mức 20-30%, và thế giới có thể sản xuất hàng không. Không quá 50 công ty hợp kim nhiệt độ cao cho hàng không vũ trụ, chủ yếu ở Hoa Kỳ, Anh, Nhật Bản, Đức , Pháp, Nga và các nước khác. Ví dụ, các công ty GE, PW, Haynes Stellite, Inco Alloys International, Cannon-Muskegon, Westinghouse, Cabot của Hoa Kỳ như Martin Marietta, Standard Pressed Steel, Whittaker, Special Metal, Universal-Cyclops Steel, Howmet, Pratt & Whitney , Công ty Máy bay Thống nhất của Nga và Công ty Mond Nickel của Canada có những đặc điểm rõ ràng là đầu sỏ chính trị.

Kể từ khi thử nghiệm thành công lò nung siêu hợp kim GH3030 đầu tiên vào năm 1956, việc nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng siêu hợp kim ở nước tôi đã trải qua hơn sáu mươi năm phát triển. Hiện nay, dưới sự giám sát tổng thể của Ủy ban Cải cách và Phát triển Quốc gia, Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin, Hiệp hội Công nghiệp Kim loại màu Trung Quốc, Cục Khoa học và Công nghiệp Quốc phòng, nước tôi đã hình thành một số cơ sở sản xuất và xí nghiệp tiên tiến. thiết bị sản xuất và quy mô nhất định, chẳng hạn như Steel Research Gona, Fushun Special Steel, Baosteel Special Steel, China Aviation Development, Wanhang Die Forging, Wanze Co., Ltd., Tunan Co., Ltd. cũng đã thành lập một nhóm nghiên cứu. các viện có năng lực đổi mới và nghiên cứu và phát triển độc lập, chẳng hạn như Viện nghiên cứu sắt thép về vật liệu nhiệt độ cao, Viện vật liệu hàng không Bắc Kinh, Viện nghiên cứu kim loại, Viện khoa học Trung Quốc, Đại học hàng không và du hành vũ trụ Bắc Kinh, Đại học Khoa học và Công nghệ Bắc Kinh, Đại học Bách khoa Tây Bắc, v.v.

Theo Sổ tay Superalloy Trung Quốc (2012), các siêu hợp kim của nước tôi được liệt kê trong tổng số 194 loại, bao gồm 62 hợp kim dựa trên niken đồng đều, 43 hợp kim rèn dựa trên niken, 30 hợp kim rèn từ sắt và 20 hợp chất liên kim loại. Có 5 hợp kim ODS và 3 luyện kim bột siêu hợp kim [3]. Tỷ trọng lớn nhất của thị trường siêu hợp kim ở nước tôi là siêu hợp kim biến dạng, khoảng 70%, tiếp theo là siêu hợp kim đúc, khoảng 20%; xét về yếu tố ma trận, siêu hợp kim dựa trên niken chiếm tỷ trọng lớn nhất trong toàn bộ thị trường. 80%, tiếp theo là siêu hợp kim niken-sắt, khoảng 14% và siêu hợp kim dựa trên coban, khoảng 6%.

Tiến độ nghiên cứu về Superalloys của đất nước tôi

các siêu hợp kim của đất nước tôi đã trải qua quá trình phát triển bắt chước, bắt chước và tạo ra kết hợp với tạo ra ban đầu. Nhờ tiếp thu kinh nghiệm của các nước phát triển và kết hợp với điều kiện thực tế của nước tôi để đổi mới độc lập, hệ thống siêu hợp kim của nước tôi đã được hình thành. Hoa Kỳ, Anh và các quốc gia khác sử dụng hệ thống hợp kim của riêng họ bởi các công ty hoặc nhà sản xuất, trong khi quốc gia của tôi là một hệ thống thống nhất của đất nước, và loạt và hệ thống siêu hợp kim được hình thành theo thứ tự của phương pháp điều chế hợp kim, nguyên tố ma trận và tăng cường các phương pháp. Theo phương pháp điều chế, có các siêu hợp kim biến dạng, siêu hợp kim đúc (bao gồm tinh thể đồng đều, tinh thể cột đông đặc định hướng và siêu hợp kim đơn tinh thể), siêu hợp kim luyện kim bột, siêu hợp kim tăng cường phân tán, vật liệu nhiệt độ cao liên kim loại và dây hợp kim nhiệt độ cao để hàn . Và vật liệu tự bôi trơn dựa trên hợp kim nhiệt độ cao, v.v.; các loạt hợp kim khác nhau này được chia thành các hợp kim nhiệt độ cao dựa trên sắt, niken, coban và crom; dưới cùng một ma trận, chúng được chia thành loại tăng cường dung dịch rắn và loại tăng cường lão hóa [2].

Hiện tại, các vấn đề và thiếu sót chính của các siêu hợp kim của đất nước tôi bao gồm: nhiều khuyết tật trong luyện kim, chẳng hạn như các đốm đen, đốm trắng, sự phân tách cacbua, v.v ...; tính đồng bộ của tổ chức kém; hàm lượng nguyên tố tạp chất cao, làm giảm sức mạnh và tuổi thọ sử dụng; chi phí cao, tỷ lệ tái sử dụng thấp.

Vào ngày 22 - 25 tháng 2019 năm 14, Hội nghị thường niên Quốc gia về Superalloy lần thứ XNUMX do Đại học Khoa học và Công nghệ Bắc Kinh, Đại học Northeastern và Thép đặc biệt Daye đăng cai tổ chức tại Hoàng Thạch, Hồ Bắc, tập trung vào việc thể hiện những thành tựu gần đây của đất nước tôi trong nghiên cứu siêu hợp kim. Các thành tựu đạt được bao gồm sự phát triển của các loại siêu hợp kim biến dạng và kiểm soát ứng suất dư của nó, nghiên cứu và phát triển siêu hợp kim đúc, siêu hợp kim bột và công nghệ tinh chế bột, tiến bộ nghiên cứu và ứng dụng vật liệu cấu trúc nhiệt độ cao dựa trên hợp chất liên kim loại, v.v.

1 siêu hợp kim biến dạng

Siêu hợp kim rèn dùng để chỉ các siêu hợp kim được tạo ra thông qua quá trình đúc-biến dạng. Phạm vi làm việc là -253—1320 ℃, bao gồm đĩa, tấm, thanh, dây, ruy băng, ống và các sản phẩm khác, chẳng hạn như GH128, GH4169, v.v., được sử dụng rộng rãi trong hàng không, hàng không, năng lượng, hóa dầu, năng lượng hạt nhân và các lĩnh vực công nghiệp khác. Trong những năm gần đây, siêu hợp kim rèn đã đạt được rất nhiều đột phá và kết quả ứng dụng trong quá trình xử lý, phát triển hợp kim mới và công nghệ mới.

Quy trình công nghệ

Luyện siêu hợp kim biến dạng trong nước thường sử dụng cảm ứng chân không + cảm ứng chân không tiêu hao kép hoặc cảm ứng chân không + nấu chảy lại bằng điện + phương pháp nấu chảy ba tiêu thụ chân không. Thông qua mô phỏng nước và mô phỏng số của máy giặt trong lò cảm ứng chân không, và thiết kế tối ưu hóa cấu trúc, có thể cải thiện sự phân bố trường dòng chảy và phân phối nhiệt độ trong máy giặt, do đó cải thiện chất lượng và độ sạch của phôi。

Các thỏi hợp kim ở nhiệt độ cao sẽ tạo ra sự phân tách thành phần nghiêm trọng trong quá trình đông đặc. Để giảm và cải thiện sự phân tách thành phần và nâng cao độ đồng đều của nguyên liệu, ngoài việc cải tiến quy trình nấu luyện, biện pháp kỹ thuật quan trọng nhất là tiến hành xử lý đồng nhất. Việc gia nhiệt trong thời gian dài thúc đẩy sự khuếch tán và di chuyển của các nguyên tử nguyên tố chất tan, và giảm thiểu sự khác biệt về nồng độ nguyên tố giữa gốc dendrite và dendrite. Khi kích thước của thỏi tăng lên, sự phân tách sẽ bị ảnh hưởng bởi tốc độ nguội hóa rắn và tăng tương ứng. Nhiệt độ và thời gian đồng nhất cuối cùng có thể được xác định bằng cách so sánh khoảng cách giữa các dendrite thứ cấp và hệ số phân tách trong các hệ thống đồng nhất khác nhau.

Để cải thiện năng suất nở của thỏi hợp kim GH4720Li và mức chất lượng của thanh, thông qua một số lượng lớn các thử nghiệm nén mô phỏng nhiệt, mô phỏng toán học và tiêu chí nứt trong các điều kiện biến dạng nhiệt khác nhau được thu thập và thiết lập, để tối ưu hóa rèn các thông số quá trình, bao gồm từng bước Sự phân bố hợp lý của biến dạng nguội và cháy. Các nghiên cứu liên quan đã chỉ ra rằng sau khi rèn phôi phá vỡ hoàn toàn cấu trúc đúc của phôi, được bổ sung theo đường kính rèn, tình trạng bề mặt của thanh có thể được cải thiện và tỷ lệ năng suất có thể được tăng lên.

Đĩa tua bin siêu lớn bằng hợp kim GH4706 là bộ phận quay đầu nóng cốt lõi của tua bin khí hạng nặng E / F đương đại. Đường kính của vật rèn vượt quá 2000mm và trọng lượng đạt 6t. Đây là một trong những phần quan trọng nhất cần được khoanh vùng khẩn cấp. Thành phần của hợp kim gần với GH4169, và nó là hợp kim nhiệt độ cao biến dạng dựa trên Fe-Ni được tăng cường bởi pha γ'phase và γ ”. Quá trình rèn khuôn của đĩa tuabin cần phải nhận ra cả sự hình thành nóng của đĩa và việc kiểm soát cấu trúc và đặc tính vi mô. Năm 2013, máy ép thủy lực rèn khuôn 8 * 104t lớn nhất thế giới (Hình 4) do nước tôi độc lập thiết kế và phát triển đã được đưa vào sản xuất và sản xuất thử thành công đĩa rèn tuabin hợp kim GH4738 với đường kính 1500mm. Việc chuẩn bị đĩa tua bin hợp kim GH4706 quy mô lớn cung cấp một kinh nghiệm tham khảo nhất định, nhưng nó vẫn phải đối mặt với những thách thức nghiêm trọng.

Ứng suất dư bắt nguồn từ sự biến dạng dẻo không đồng đều bên trong vật liệu trong quá trình chuẩn bị, và về bản chất là sự biến dạng mạng tinh thể còn lại trong vật liệu. Biến dạng nhiệt gần nhiệt độ kết tinh lại khó hình thành ứng suất dư cao; ngay cả ứng suất dư hình thành trong quá trình rèn ở nhiệt độ thấp hoặc làm nguội sau khi rèn thường có thể được giải phóng trong quá trình xử lý dung dịch nhiệt độ cao tiếp theo. Do đó, rèn đĩa hợp kim ở nhiệt độ cao thường cần được làm nguội nhanh sau khi xử lý dung dịch sau khi rèn để đảm bảo rằng pha γ'hoặc γ ”không bị thô. Hình 6 cho thấy độ sâu thử nghiệm và độ phân giải tương ứng với các kỹ thuật thử nghiệm ứng suất dư khác nhau. Đối với rèn đĩa bằng hợp kim ở nhiệt độ cao, cần phải kiểm tra và phân tích ứng suất dư bên trong cách lớp bề mặt từ 10mm trở lên, và độ phân giải được yêu cầu là cấp mm. Do đó, các phương pháp chính bao gồm nhiễu xạ neutron, phương pháp đường viền, và phương pháp lỗ sâu (khoan lỗ sâu) và siêu âm (siêu âm).

Bi Zhongnan thuộc Viện Nghiên cứu Gang thép Trung ương và những người khác đã tóm tắt các phương pháp kiểm tra ứng suất dư bên trong của quá trình rèn đĩa tuabin siêu hợp kim, và làm rõ quy luật tiến hóa và cơ chế của ứng suất dư trong quá trình chuẩn bị dung dịch rắn, dập tắt, lão hóa, và gia công bộ phận [6].

Kiểm tra siêu âm là một phương pháp kiểm tra không phá hủy quan trọng. Sóng siêu âm do đầu dò phát ra được sử dụng để truyền bên trong phôi. Khi có các mô không liên tục hoặc không đồng nhất với các đặc tính âm thanh khác nhau từ chất nền, các thay đổi trong chế độ lan truyền và thông tin sẽ xảy ra tại giao diện, để cung cấp cơ sở phân tích định tính và định lượng cho việc kiểm tra và đánh giá không phá hủy. Fan Xingyi, Lin Shiqian và những người khác đã nghiên cứu đầy đủ mối quan hệ giữa kích thước hạt của cấu trúc rèn đĩa và độ nhiễu siêu âm để xác định các yếu tố chính ảnh hưởng đến cấu trúc kiểm tra và các thông số kiểm tra thích hợp.

Hợp kim mới

Wang Qingzeng, Chen Guosheng, Sun Wenru và những người khác đã phát triển hợp kim GH4169G trên cơ sở nghiên cứu về cơ chế tăng cường P và cơ chế tăng cường hợp chất P và B. Trong khi duy trì các đặc tính toàn diện tuyệt vời của hợp kim GH4169, nhiệt độ sử dụng đã được tăng thêm 30 ℃ để đạt 680 ° C; và tuổi thọ sử dụng ở 650 ° C tăng hơn 3 lần; đồng thời, hiệu suất hàn và xử lý nhiệt tương đương với hợp kim GH4169, có triển vọng ứng dụng rộng rãi.

Hợp kim GH4169D được phát triển thành công trên cơ sở hợp kim GH4169 bằng cách giảm hàm lượng Fe, bổ sung các nguyên tố tăng cường dung dịch rắn W và Co, điều chỉnh hàm lượng và tỷ lệ Al và Ti, tăng hàm lượng Nb một cách thích hợp và điều chỉnh hàm lượng vết các yếu tố. Khoảng cách lâu đời giữa hai siêu hợp kim được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới-GH4169 ở 650 ° C và GH4738 ở 750 ° C.

Tiến bộ đáng kể cũng đã đạt được trong việc phát triển vật liệu đĩa tuabin hiệu suất cao dựa vào quá trình đúc và rèn. Vật liệu đĩa tua bin hợp kim nhiệt độ cao không bị biến dạng hiệu suất cao như GH4065, GH4079 và GH4975 đã được phát triển liên tiếp, đặc biệt hiệu suất toàn diện của hợp kim GH4065 đã đạt đến cấp độ của vật liệu luyện kim bột. Nó được kỳ vọng sẽ cung cấp một giải pháp hoàn thiện và đáng tin cậy cho việc lựa chọn các bộ phận quay đầu nóng của động cơ hàng không tiên tiến của đất nước tôi.

Trên cơ sở duy trì một lượng mưa nhất định được tăng cường γ'phase, hợp kim GH4282 giải quyết được sự làm việc nguội gây ra bởi lượng lớn kết tủa γ'phase trong hợp kim đốt tăng cường lão hóa cường độ cao bằng cách kiểm soát cấu trúc, thành phần và động học lượng mưa của γ'phase. Và vấn đề khó hàn, hợp kim duy trì độ bền nhiệt độ cao và ổn định nhiệt tuyệt vời trong khoảng 650-950 ℃, đồng thời, các đặc tính hàn và làm việc nguội được cân bằng và tối ưu hóa tốt.

công nghệ mới

Nước ta đã phát triển siêu hợp kim tăng cường nitrua NGH5011, và nhằm mục đích hóa lý quan trọng là hấp phụ và hòa tan nitơ trên bề mặt, khuếch tán đồng đều trong chất nền và kết tủa nitrua tại bề mặt phản ứng tham gia vào quá trình thấm nitơ của phân tán nội sinh hợp kim tăng cường nitrua. Quá trình thực hiện công việc nghiên cứu có hệ thống.

Viện nghiên cứu vật liệu nhiệt độ cao thuộc Viện nghiên cứu gang thép miền Trung đã chế tạo thành công đĩa tua bin khí hợp kim 3D-In718 và cánh quạt tích hợp bằng công nghệ chế tạo phụ gia. Mật độ của các bộ phận đạt 99.9%, và cấu trúc và hiệu suất tốt hơn nhiều so với các bộ phận đúc. Độ bền kéo ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ cao, Độ dẻo và độ bền có thể đáp ứng các tiêu chuẩn rèn.

Ngoài ra, quy trình công nghệ đúc và rèn mới gồm nấu chảy điện liên tục luyện rắn định hướng + phôi rèn 3D + rèn đẳng nhiệt đã chế tạo thành công đĩa tua bin hợp kim FGH4096 biến dạng.

2 siêu hợp kim đúc

Siêu hợp kim đúc có nhiều loại thành phần và được chia thành ba loại theo nhiệt độ sử dụng: siêu hợp kim đúc tinh thể đồng đều được sử dụng ở -253-650 ℃, chẳng hạn như K4169; đúc tinh thể bằng nhau được sử dụng ở 650-950 ℃ hợp kim nhiệt độ cao, chẳng hạn như K419; và định hướng hợp kim đúc tinh thể cột nhiệt độ cao hóa rắn định hướng được sử dụng ở 950-1100 ° C, chẳng hạn như DD402. Vỏ Aeroengine là loại đúc siêu hợp kim đồng đều điển hình được sử dụng trong điều kiện nhiệt độ trung bình và thấp. Cấu trúc phức tạp, kích thước chính xác và trọng lượng nhẹ có thành mỏng là xu hướng phát triển. Do đó, việc phối hợp kiểm soát kết cấu định hình chính xác và kết cấu đông đặc là một vấn đề lớn cần được giải quyết cấp bách. thách thức kỹ thuật.

Các siêu hợp kim dựa trên niken cân bằng chủ yếu dựa trên pha γ, được tăng cường bằng cách thêm Al, Ti, Nb và Ta để tạo thành pha γ'phase hoặc γ ”với phần thể tích lên đến 70% và được tăng cường với C , B và Zr Là nguyên tố tăng cường ranh giới hạt trong sự phân tách ranh giới hạt hoặc sự hình thành cacbua hoặc borit để cải thiện tính năng tổng thể của hợp kim. Phương hướng phát triển của siêu hợp kim đúc tinh thể đẳng cấp chủ yếu là: theo lý thuyết hợp kim và nguyên lý luyện kim, kết hợp với thiết kế công nghệ mô phỏng máy tính Một loại vật liệu mới có tính năng toàn diện tốt; cho mục đích của các hợp kim khác nhau, thông qua việc điều chỉnh thành phần hợp kim hiện có để có được hiệu suất cụ thể tuyệt vời; cải tiến và hoàn thiện quy trình luyện hợp kim, nâng cao chất lượng luyện kim của hợp kim; nâng cao chất lượng và chất lượng vật đúc thông qua công nghệ quy trình mới Cơ tính.
Phương pháp truyền thống "thử và sai" có chi phí cao, chu kỳ dài và khó khăn. Nó sẽ trở thành một xu hướng chính để phát triển thiết kế thành phần hợp kim dựa trên khoa học vật liệu tính toán, xử lý dữ liệu lớn, học máy và kiểm tra thông lượng cao. Dựa trên lý thuyết trống electron, số lần liên kết và năng lượng quỹ đạo d của các nguyên tố hợp kim, sự phát triển và tính toán pha hoàn hảo có thể mô phỏng và dự đoán quy luật kết tủa của pha TCP trong hợp kim. Làm thế nào để thiết lập mối quan hệ định lượng giữa thành phần hợp kim và hiệu suất cao là hợp kim đơn tinh thể hiện tại Chìa khóa của thiết kế. Fu Hengzhi, Jie Ziqi và những người khác đã nghiên cứu các đặc điểm đông đặc nóng chảy của siêu hợp kim K4169, thu được ảnh hưởng của nhiệt độ quá nhiệt nóng chảy lên quá trình tạo mầm và làm lạnh kém, và xác minh thêm rằng xử lý nhiệt độ nóng chảy có thể tinh chỉnh đáng kể kích thước hạt, Cải thiện hình thái và phân bố của kết tủa pha, làm giảm hiệu quả sự phân tách của các nguyên tố hợp kim, do đó cải thiện các đặc tính cơ học toàn diện của siêu hợp kim đúc.

Bằng cách sử dụng phần mềm JMatPro, Thermal-calc và Panda, nhiệt độ nóng chảy ban đầu, mật độ hợp kim, thành phần pha và hàm lượng của các thành phần khác nhau của siêu hợp kim niken có thể được tính toán chính xác hơn, và cửa sổ xử lý nhiệt và khoảng thời gian dán có thể được dự đoán trên cơ sở này , xây dựng các chỉ tiêu nhiệt động lực học thích hợp và sàng lọc các thành phần hợp kim đáp ứng các yêu cầu để kiểm tra thực nghiệm, có thể tiết kiệm thời gian phát triển và chi phí của hợp kim.

Thông qua công nghệ mô phỏng khuôn đúc, có thể mô phỏng sự phân bố trường nhiệt độ trong quá trình làm đầy, để thiết kế hợp lý hệ thống nâng và gating, tối ưu hóa các thông số của quá trình đúc và dự đoán các khuyết tật như khoang co ngót, rào cản lạnh, dưới -độ xốp dự báo và co ngót và sau khi làm nguội. Ứng suất dư cung cấp hướng dẫn lý thuyết cho sản xuất thực tế. Hiện nay, sự phát triển của công nghệ mô phỏng đúc đã tương đối thuần thục. Phần mềm mô phỏng thương mại điển hình bao gồm: ProCAST, MAGMA, AFSolid và PAM-CAST. Liu Baicheng và những người khác đã đề xuất việc sử dụng công nghệ máy tính để chuyển đổi ngành đúc, thực hiện nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực mô phỏng mô phỏng vĩ mô và vi mô của quá trình đúc, và phát triển một loạt phần mềm mô phỏng số cho các ứng dụng kỹ thuật.

Các phương pháp mô phỏng mô phổ biến bao gồm: nguyên lý thứ nhất, động lực học phân tử, Monte Carlo, tự động của tế bào, phương pháp trường pha, phần tử hữu hạn, v.v. Ví dụ, việc ghép mô hình tinh thể của tổn thương creep với mô hình trường pha có thể nhận ra mô phỏng đồng thời của ba các giai đoạn của quá trình tiến hóa và hoạt động của mô sợi leo, đồng thời thu được quá trình tiến hóa của mô sợi leo và đường cong sợi dây, như thể hiện trong Hình 8. Nó cung cấp một cách mới để mô phỏng sợi siêu hợp kim, có lợi cho sự phát triển của công việc mô phỏng tối ưu hóa cấu trúc vi mô theo định hướng hiệu suất.

Siêu hợp kim tinh thể đơn loại bỏ ranh giới hạt và có khả năng chống rão, oxy hóa và ăn mòn ở nhiệt độ cao tuyệt vời. Quá trình nghiên cứu và phát triển của nó bắt đầu tại Hoa Kỳ Pratt & Whitney vào những năm 1970, và siêu hợp kim đơn tinh thể PWA1480 đã thành công từ những năm 1980. Kể từ khi phát triển và ứng dụng, các hợp kim đơn tinh thể nước ngoài đã phát triển nhanh chóng và thế hệ thứ tư của hợp kim đơn tinh thể được phát triển vào khoảng năm 2000. Từ thế hệ đầu tiên đến thế hệ thứ tư của siêu hợp kim đơn tinh thể, nhiệt độ làm việc đã được tăng lên 1827 ° C , cao hơn nhiều so với nhiệt độ nóng chảy ban đầu (1280-1330 ° C). Đồng thời, hàm lượng các nguyên tố kim loại quý như Re và Ru ngày càng tăng, giá thành cũng ngày càng tăng. Cao hơn và cao hơn.

Sự phát triển của hợp kim đơn tinh thể ở nước tôi bắt đầu tương đối muộn, và hầu hết chúng đều dựa trên sự bắt chước. Trong những năm gần đây, đất nước của tôi đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong việc phát triển và ứng dụng siêu hợp kim đơn tinh thể, và phát triển độc lập hợp kim đơn tinh thể thế hệ thứ ba DD33, DD9 và hợp kim đơn tinh thể thế hệ thứ tư DD91, DD15, v.v., và đã sở hữu các vật liệu siêu hợp kim đơn tinh thể mới. , Khả năng nghiên cứu và phát triển độc lập theo quy trình mới, đặc biệt là dưới sự hướng dẫn và thúc đẩy của các chính sách kết hợp quân-dân sự, một số doanh nghiệp tư nhân liên quan đến siêu hợp kim đã xuất hiện, hầu hết tập trung vào sản xuất hợp kim chủ siêu hợp kim đơn tinh thể và lưỡi dao đơn tinh thể .

Hiện nay, việc nghiên cứu thiết kế thành phần của siêu hợp kim đơn tinh thể chủ yếu tập trung ở các trường đại học và viện nghiên cứu ở Anh, Đức, Nhật và các nước khác, không gian thiết kế ngày càng nhỏ, càng ngày càng khó cải thiện. hiệu suất tổng thể. Bắt đầu phát triển các hợp kim "tùy chỉnh" khác nhau. Ví dụ, để giảm hàm lượng Re trong hợp kim đơn tinh thể thế hệ thứ hai, GE đã phát triển hợp kim René N515 (1.5% Re) với hiệu suất gần bằng René N5, và dần dần thay thế René N5 trong cánh tuabin động cơ khí.

Tinh chế hạt có thể cải thiện đáng kể hiệu suất mỏi chu kỳ thấp của vật đúc, giảm sự phân tán của các đặc tính cơ học và cải thiện hiệu suất xử lý cơ học. Cơ chế chính là thúc đẩy sự tạo mầm và ức chế sự phát triển của hạt. Các phương pháp thường được sử dụng bao gồm phương pháp điều khiển nhiệt (FGP, phương pháp Grainix), phương pháp động học (khuấy khuôn, rung điện từ và dòng xung, v.v.), phương pháp hóa học (chất tinh luyện) chờ. Viện Vật liệu Hàng không Bắc Kinh, Đại học Hàng không và Du hành vũ trụ Bắc Kinh, v.v. đã thực hiện rất nhiều phân tích và nghiên cứu về độ mỏi chu kỳ thấp, độ mỏi chu kỳ cao và tính chất dão của các siêu hợp kim đơn tinh thể [9,10]. Ngoài ra, một số quy trình mới cũng đã đạt được những tiến bộ nhất định như công nghệ đúc chống trọng lực và chế tạo phụ gia.

3Siêu hợp kim dạng bột

Bột superalloy chất lượng cao là cơ sở và đảm bảo cho việc phát triển và sản xuất các đĩa bột tuabin động cơ khí tiên tiến. Hiện nay, việc điều chế bột superalloy chủ yếu bao gồm hai phương pháp: Phương pháp khí dung Ar (bột AA) và phương pháp điện cực quay plasma (bột PREP). Nhóm nghiên cứu của Zhang Guoqing từ Viện Vật liệu Hàng không Bắc Kinh và những người khác đã phát triển một loạt các thiết bị và công nghệ chuẩn bị bột siêu hợp kim nguyên tử hóa khí Ar để điều chế đĩa tua-bin siêu hợp kim dạng bột và các bộ phận đầu nóng khác, cũng như sản xuất phụ gia cho in 3D. Cung cấp nguyên liệu thô. Họ đã đạt được những kết quả và kinh nghiệm nhất định trong quá trình nguyên tử hóa hợp kim, kiểm soát kích thước hạt trong quá trình sản xuất bột, kiểm soát hàm lượng O và kiểm soát đưa vào phi kim loại.

4 Siêu hợp kim dựa trên hợp chất liên kim loại

Hợp chất liên kim là hợp chất gồm từ hai nguyên tố kim loại trở lên hoặc nguyên tố kim loại và nguyên tố kim loại đơn bội theo một tỉ lệ số nguyên tử nhất định. Sự cùng tồn tại của liên kết cộng hóa trị và liên kết kim loại làm cho các hợp chất liên kim loại có cấu trúc siêu mạng được sắp xếp theo thứ tự trong một phạm vi dài hơn. Ở nhiệt độ cao, độ linh động của hợp chất liên kim tương đối giảm, do đó nó có độ bền ở nhiệt độ cao hơn. Những loại tiêu biểu hơn là Ti-Al, Ni-Al, Nb-Si, có độ bền nhiệt độ cao và mật độ thấp, nhưng cũng có độ bền đứt gãy ở nhiệt độ phòng thấp và khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao kém, điều này hạn chế ứng dụng của chúng. , Cũng đã trở thành khó khăn và trọng tâm của nghiên cứu trong lĩnh vực này.

Trong những năm gần đây, đất nước của tôi đã đạt được tiến bộ quan trọng trong nghiên cứu cơ bản và ứng dụng kỹ thuật của vật liệu siêu hợp kim dựa trên hợp chất liên kim loại, đại diện là các hợp kim dựa trên TiAl, Ti3Al, Ti2AlNb và Ni3Al, đã đạt được những tiến bộ đáng kể về hiệu suất và công nghệ, và đã phát triển một số vật liệu kết cấu nhiệt độ cao mới với quyền sở hữu trí tuệ độc lập đã đóng góp quan trọng vào sự phát triển của ngành hàng không hiệu suất cao ở nước tôi. Các hợp kim trên cơ sở Nb-Si cũng đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong quá trình hóa rắn và nghiên cứu cơ bản về lớp phủ chống oxy hóa, và đang dần tiếp cận với các ứng dụng thực tế. Ví dụ, những tiến bộ quan trọng đạt được trong siêu hợp kim liên kim Ti-Al bao gồm: một thế hệ mới có hàm lượng niobi cao, thiết kế thành phần hợp kim TiAl, nghiên cứu mối quan hệ cấu trúc và hiệu suất đã tìm ra các quy tắc và cơ chế mới; thế hệ thứ hai ứng dụng kỹ thuật hợp kim TiAl đột phá; Hợp kim Ti3Al và Ti2AlNb đã đạt được những tiến bộ đáng kể và phạm vi ứng dụng của chúng liên tục được mở rộng.

Liên kết đến bài viết này ： Bao nhiêu một pound superalloy?

Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com

PTJ® cung cấp đầy đủ các Độ chính xác tùy chỉnh máy gia công cnc trung quốc Dịch vụ. Chứng nhận ISO 9001: 2015 & AS-9100.

Xưởng gia công chuyên gia công các dịch vụ phục vụ ngành xây dựng và giao thông vận tải. Khả năng bao gồm cắt plasma và oxy-nhiên liệu, Gia công phù hợp, MIG và Đồ gá hàn phay chính xác Cnc nhôm tùy chỉnh, cuộn, lắp ráp, Máy cnc inox gia công tiện thân cây, cắt, và Dịch vụ gia công CNC Thụy Sĩ. Vật liệu được xử lý bao gồm carbon và Bộ phận tấm che gia công bằng thép không gỉ thụ động.

Hãy cho chúng tôi biết một chút về ngân sách dự án của bạn và thời gian giao hàng dự kiến. Chúng tôi sẽ cùng bạn lập chiến lược để cung cấp các dịch vụ hiệu quả nhất về chi phí nhằm giúp bạn đạt được mục tiêu của mình, Bạn có thể liên hệ trực tiếp với chúng tôi ( sales@pintejin.com ).