CN106319315A - 一种超高温高强度组态合金 - Google Patents

Abstract

一种高温高强度组态合金主要是由含（质量比）Mo:24—65%、Fe:28—58%、Cr:16—40%组成。所采用的技术方案是：一种超高温高强度组态合金，由高熔点、高温力学性能良好的钼元素作为高温合金耦合骨架。由综合机械性能良好的铁元素作为强度耦合连接体；由抗氧化抗高温性能良好的铬元素作为高温耦合基体。根据工作环境的要求，可酌情适量添加（如硼、硅、铼、钽或化合物等）进行性能调整。

Description

一种超高温高强度组态合金

技术领域

本发明应用于热轧穿管顶头、热轧钢轨道或棍轮、燃汽轮机叶片、发动机高温件、航空发动机高温件等1200℃超高温工作场合。具体地说，涉及一种超高温高强度组态合金。

背景技术

资料显示，在全球范围内能够生产航空航天用高温（指650-1000℃）合金的企业不超过50家，它们主要集中在美、英、日等发达国家，这些国家将高温合金产品视为其长期发展的战略物资，并且严格控制对外出口。美国航空航天用单晶高温合金的年产量约为5万吨，其中约60%用于民用工业，研发工艺和应用技术一直处于国际领先水平。主要高温合金企业的营业收入和营业利润均在波动中上升。在美国，生产高温合金水平较高的公司主要有GE、Pratt-Whitney、Cannon-Muskegon、Inco以及Carpenter，其中GE公司能够自主研发与生产航空发动机用的高温合金。

近年来，日本在高温合金方面的研究与发展十分迅速，已成功开发出在1200℃高温下能保持足够强度的新型抗蠕变耐高温合金。日本高温合金生产企业主要有IHI、JFE、新日铁和神户制钢等公司。因而，生产1200℃超高温高强度合金的厂家可能也只有美国、日本和俄罗斯等几家的公司。

我国高温合金一直延着《国外民用航空发动机镍基高温合金》发展起来的。我国先后开发了第一代、第二代和第三代镍基单晶高温合金。高性能单晶高温合金与先进的气冷叶片技术设计、铸造技术和表面涂层技术结合，使航空发动机涡轮叶片进口的耐热能力提高了307℃左右（进口温度1370℃）。而未来对航空发动机涡轮叶片进口温度需要1700℃。国内第三代含铼镍基单晶高温合金指在700--840℃及一定应力条件下长期工作的高温金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。国内航空发动机涡轮叶片所用含铼镍基单晶高温合金，熔点1310—1360℃。当工作温度为熔点≥60%（即804℃）时，抗高温机械性能迅速降低。

民用航空发动机高温合金是不适用军用或高温条件。通过原子组态合金基因研究发现，镍基高温合金只适用于≤840℃条件下长期工作近2000-3000千小时，但是强度性能很低。当进入军用高温航空发动机工作时，镍基高温合金的机械性能将会显著下降。据资料显示，型号为N06002（含镍47%）镍基高温合金和N08120（含镍37%）合金在1205℃的长期试验中会发生灾难性的氧化侵蚀，N06002合金试样在120天内（2880小时）将彻底报废, N08120合金试样在330天内（7920小时）失效。N08120合金灾难性的氧化侵蚀失效时间提高的关键技术是镍含量降低10%，提高寿命2.75倍。因此，镍元素不合适作为超高温合金基体材料。

本发明在1200℃超高温工作环境下取消镍元素对高温合金性能的影响，解决了钼合金低温脆性和高温氧化两大难题，有效地降低了成本，提高了合金抗高温载荷和抗蠕变的能力。

发明内容

一种高温高强度组态合金主要是由含（质量比）Mo:24—65%、Fe:28—58%、Cr:16—40%组成。所采用的技术方案是：一种超高温高强度组态合金，由高熔点、高温力学性能良好的钼元素作为高温合金耦合骨架。由综合机械性能良好的铁元素作为强度耦合连接体；由抗氧化抗高温性能良好的铬元素作为高温耦合基体。根据工作环境的要求，可酌情适量添加（如硼、硅、铼、钽或化合物等）进行性能调整。

Claims (1)

1.一种高温高强度组态合金主要是由含（质量比）Mo:25—40%、Fe:20—55%、Cr:25—40%所组成。