《航空材料無(wú)損檢測(cè)》課件-航空金屬材料-高溫合金

航空金屬材料-高溫合金航空材料無(wú)損檢測(cè)01高溫合金02鐵基、鎳基和鈷基高溫合金03變形、鑄造、粉末冶金和發(fā)散冷卻高溫合金04固溶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化和氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金目錄CONTENTS05高溫合金制備特點(diǎn)06高溫合金在航空工業(yè)中的應(yīng)用高溫合金PART–01一、高溫合金高溫合金一般指在600℃以上承受一定應(yīng)力條件下工作的合金。它不但有良好的高溫抗氧化和抗腐蝕能力，而且有較高的高溫強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度和持久性能以及良好的抗疲勞性能。發(fā)動(dòng)機(jī)扇葉航空發(fā)動(dòng)機(jī)鐵基、鎳基和鈷基高溫合金PART–02二、鐵基、鎳基和鈷基高溫合金高溫合金按合金基體元素不同可分為鐵基、鎳基和鈷基高溫合金。使用最廣的是鎳基高溫合金，其高溫持久強(qiáng)度最高，鈷基高溫合金次之，鐵基高溫合金最低。鎳基鐵基鈷基變形、鑄造、粉末冶金和發(fā)散冷卻高溫合金PART–03三、變形、鑄造、粉末冶金和發(fā)散冷卻高溫合金高溫合金按制作工藝不同可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金、粉末冶金高溫合金和發(fā)散冷卻高溫合金。燃燒室機(jī)匣三、變形、鑄造、粉末冶金和發(fā)散冷卻高溫合金燃燒室機(jī)匣（一）變形高溫合金能夠通過(guò)熱加工變形成型的高溫合金材料。一般分為鐵基變形高溫合金、鎳基變形高溫合金和鈷基變形高溫合金三類。鐵基變形高溫合金廣泛用作燃燒室、渦輪盤、機(jī)匣和軸等零件；一般用于工作溫度較低的發(fā)動(dòng)機(jī)。鎳基變形高溫合金應(yīng)用最廣泛。限于資源，我國(guó)鈷基變形高溫合金發(fā)展較少，一般不研制新合金。變形高溫合金的合金化程度相對(duì)較低，因而高溫強(qiáng)度也較低，但綜合性能好，有較好的熱加工塑性，可以通過(guò)熱變形制成不同形狀的部件。三、變形、鑄造、粉末冶金和發(fā)散冷卻高溫合金（二）鑄造高溫合金以鑄造方法直接制備零部件的高溫合金材料。根據(jù)合金基體成分可分為鐵基鑄造高溫合金、鎳基鑄造高溫合金和鈷基鑄造高溫合金三種類型；按結(jié)晶方式可分為多晶鑄造高溫合金、定向凝固鑄造高溫合金、定向共晶鑄造高溫合金和單晶鑄造高溫合金四種類型。鑄造高溫合金一般在大型真空感應(yīng)爐中冶煉母合金，用失臘精密造型制造殼型，然后在小型真空感應(yīng)爐中重熔澆注成零件。鑄件中不可避免會(huì)產(chǎn)生一些顯微縮松，可采用熱等靜壓處理使之減輕或消除；多晶鑄造高溫合金的晶粒度比較大，對(duì)疲勞性能不利，通常采用表面晶粒細(xì)化法獲得零件表層的細(xì)晶。鑄造高溫合金的合金化程度高，高溫強(qiáng)度高，但難于或不可能進(jìn)行熱加工變形，因而采用精密鑄造制成零件。三、變形、鑄造、粉末冶金和發(fā)散冷卻高溫合金（二）鑄造高溫合金單晶扇葉定向凝固葉片三、變形、鑄造、粉末冶金和發(fā)散冷卻高溫合金（三）粉末冶金高溫合金用粉末冶金工藝制取的高溫合金材料。粉末冶金高溫合金具有晶粒細(xì)小、組織均勻、加工性能好、高溫屈服強(qiáng)度高、疲勞性能好等優(yōu)點(diǎn)，是制造先進(jìn)的高推重比飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤和其他高溫部件的理想材料。粉末冶金高溫合金可分為鎳基粉末冶金高溫合金、氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金和機(jī)械合金化高溫合金，產(chǎn)品已得到廣泛應(yīng)用。粉末冶金高溫合金采用液態(tài)金屬霧化噴粉或高能球磨機(jī)制粉，因此晶粒組織細(xì)小，偏析基本得到消除，所以熱加工性得到顯著改善，可以將難于變形的鑄造高溫合金轉(zhuǎn)變成變形高溫合金，制成高性能渦輪盤。三、變形、鑄造、粉末冶金和發(fā)散冷卻高溫合金（三）粉末冶金高溫合金晶粒組織粉末渦輪盤三、變形、鑄造、粉末冶金和發(fā)散冷卻高溫合金（四）發(fā)散冷卻高溫合金采用發(fā)散冷卻技術(shù)，能夠在極端高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作的一類高溫合金材料。這種材料是以金屬粉末或金屬絲網(wǎng)為原料，經(jīng)壓制、燒結(jié)制成的，具有一定滲透能力和機(jī)械強(qiáng)度的多孔體。主要用作液氫一液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的噴注器面板，工作溫度高達(dá)3500℃。固溶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化和氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金PART–04四、固溶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化和氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金高溫合金按強(qiáng)化方式不同分為固溶強(qiáng)化高溫合金、時(shí)效強(qiáng)化高溫合金和氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金。（1）固溶強(qiáng)化高溫合金具有良好的抗氧化性、良好的塑性和成形性以及一定的高溫強(qiáng)度，主要用于承受應(yīng)力較低的高溫部件，如燃燒室、火焰筒等。（2）時(shí)效強(qiáng)化高溫合金具有較高的高溫強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度以及良好的綜合性能，是高溫合金材料的主要組成部分，用于承受高負(fù)荷的高溫和中溫部件，如渦輪葉片、渦輪盤等。（3）氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金中彌散分布的氧化物有高的熱穩(wěn)定性，即使在很高溫度下也不固溶于基體，因而在1000℃以上仍有較高的強(qiáng)度。四、固溶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化和氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金高溫合金按強(qiáng)化方式不同分為固溶強(qiáng)化高溫合金、時(shí)效強(qiáng)化高溫合金和氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金。高溫合金制備特點(diǎn)PART–05五、高溫合金制備特點(diǎn)與一般鋼鐵材料相比，高溫合金的制備工藝，包括冶煉、塑性加工、鑄造、焊接和熱處理，均有其自身的特點(diǎn)。五、高溫合金制備特點(diǎn)（一）高溫合金冶煉高溫合金冶煉是使組成高溫合金材料的原材料熔融成合金的方法。大多采用二次重熔工藝；主要的二次重熔設(shè)備有電渣爐和真空自耗爐。電渣爐真空自耗爐熱等靜壓爐五、高溫合金制備特點(diǎn)（二）高溫合金鑄造高溫合金鑄造是使用精密鑄造進(jìn)行成型的工藝。主要生產(chǎn)工藝是真空冶煉和熔模精密鑄造工藝。經(jīng)真空冶煉母合金、真空鑄造和熱等靜壓處理的鑄件，最佳性能可與同類變形高溫合金相比擬。電渣爐真空自耗爐熱等靜壓爐五、高溫合金制備特點(diǎn)（三）高溫合金塑性加工高溫合金塑性加工是在外力作用下，使高溫合金發(fā)生塑性變形，成為所需形狀、尺寸和性能的工件，是高溫合金材料制備工藝之一。塑性加工（壓力加工）可分為熱塑性加工和冷塑性加工。高溫合金熱塑性加工的特點(diǎn)是：塑性較低：熱加工溫度范圍較窄，一般為200℃左右，有的甚至低到70℃~80℃；高溫下變形抗力較大，比普通碳素結(jié)構(gòu)鋼高2~4倍；再結(jié)晶溫度低，變形過(guò)程中抗力增加，硬化較大，塑性降低，因而不利于高速變形。熱塑性加工方式主要有八種：鍛錘自由鍛、壓力機(jī)自由鍛、擠壓、熱軋、模鍛、細(xì)晶鍛造、超塑性等溫鍛造和形變熱處理。冷塑性加工的特點(diǎn)是：由于高溫合金強(qiáng)度高，變形抗力大，大部分不宜進(jìn)行冷塑性加工，只有固溶強(qiáng)化型和少數(shù)時(shí)效強(qiáng)化型高溫合金才可以進(jìn)行冷塑性加工。加工方式主要有五種：冷軋薄板、冷軋和冷拔管材、拉拔棒材、拉拔絲材、沖壓和拉伸。五、高溫合金制備特點(diǎn)（三）高溫合金塑性加工冷軋機(jī)沖壓機(jī)細(xì)化晶粒五、高溫合金制備特點(diǎn)（四）高溫合金焊接高溫合金材料可采用電弧焊、電阻焊、真空纖焊、擴(kuò)散焊和摩擦焊等。高溫合金熔焊時(shí)，注意加強(qiáng)保護(hù)，防止合金元素氧化燒損；電子束焊和擴(kuò)散焊時(shí)，必須在高真空和高精度裝配的條件下進(jìn)行。細(xì)化晶粒五、高溫合金制備特點(diǎn)（五）高溫合金熱處理利用高溫合金材料隨溫度變化發(fā)生組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的特性，以改善并控制其物理、力學(xué)性能的工藝。高溫合金的熱處理方法有擴(kuò)散退火、固溶處理、時(shí)效、中間處理和特殊熱處理等。特殊熱處理包括彎曲晶界熱處理、形變熱處理和細(xì)化晶粒熱處理。鑄造高溫合金大部分不必進(jìn)行熱處理就可以使用。高溫合金在航空工業(yè)中的應(yīng)用PART–06六、高溫合金在航空工業(yè)中的應(yīng)用