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行業新聞

航空材料之高溫合金材料大全

航空材料之高溫合金

航空材料分兩大類:鋼鐵材料和非鋼鐵材料。鋼鐵材料按其用途可分為結構鋼、不銹鋼、高溫合金等。非鋼鐵材料按其合金類型可分為鈦合金、鋁合金、鎂合金、銅合金等。其中以高溫合金最難加工,以下細說一下高溫合金的分類及用途。


高溫合金硬度雖然不高,但韌性大,且具有多種元素分散,硬度高、比重小、熔點高的特點,造成切削困難。其優異的抗高溫強度、良好的抗疲勞強度及斷裂韌性等綜合性能較高,廣泛應用于宇航、核電、艦載機、汽輪機、火箭、柴油機。


A按工藝來分:

一、變形高溫合金

1.鐵基變形高溫合金(14個):

GH1015    950℃以下,航空發動機燃燒室板材結構件  

GH1016    950℃以下,航空發動機燃燒室板材結構件

GH1035    900℃以下,航空發動機燃燒室、渦輪外環、排氣裝置等零件

GH1035A  750℃以下,航空發動機渦輪內外環及其他高溫零部件

GH1131    700-1000℃火箭發動機和700-750℃航空發動機高溫部件

GH1140    850℃以下,航空發動機和燃氣輪的高溫部件、板材結構件

GH2036    600-650℃航空發動機渦輪盤、承力環、緊固件,柴油機、汽輪機的增壓渦輪葉片和其他高溫部件

GH2132    650℃以下,航空發動機高溫承力部件,渦輪盤、壓氣機盤、轉子葉片和緊固件

GH2150    700℃以下,噴氣發動機焊接承力結構件和600℃以下燃氣輪機轉子、壓氣機葉片 

GH2302    700℃以下短時可至850℃,航空發動機加力燃燒室零件及工業渦輪零件

GH2696    650℃以下,渦輪和壓氣機緊固件、盤件和工作葉片、渦輪殼體、環形零件 

GH761     750℃以下,渦輪盤、高溫承力部件

GH903     650℃以下,航空發動機渦輪機匣

GH907     650℃以下,航空發動機環形件和機匣


2.鎳基變形高溫合金(31個):

GH3030   800℃以下,渦輪發動機燃燒室部件  

GH3039   800℃以下,航空發動機燃燒室和加力燃燒室零部件  

GH3044   900℃以下,航空發動機燃燒室和加力燃燒室零部件、隔熱屏、導向葉片

GH3128   950℃以下,航空發動機燃燒室火焰筒、加力燃燒室殼體、調節片、高溫零部件

GH3536    900℃以下,航空發動機燃燒室部件

GH3625    低溫到980℃,航空發動機零部件,航天結構部件和化工設備

GH4033    900℃以下,航空發動機轉子 

GH4037    850℃以下,航空發動機渦輪葉片

GH4049    900℃以下,航空發動機渦輪葉片、承力件

GH4099    900℃以下,航空發動機燃燒室和助力燃燒室板材結構件   

GH4133    750℃以下,航空發動機渦輪盤和工作葉片等重要承力件

GH4133B  750℃以下,航空發動機渦輪盤和工作葉片等重要承力件

GH4169    650℃以下,屈服強度居首位,渦輪盤、環形件、葉片、軸、緊固件、彈性元件、板材結構件、機匣

GH4220    950℃以下,航空發動機渦輪葉片等轉動部件

GH4698    750-800℃,航空發動機渦輪盤、壓氣機盤、導流片、承力環等重要承力零件

GH4080A  700-800℃,航空發動機轉子葉片、導向葉片支座、螺栓、葉片鎖板等零件

GH4090    815-870℃,航空渦輪發動機渦輪盤、葉片、高溫緊固件、卡箍、密封圈

GH4093   815℃以下,航空發動機渦輪葉片,小型發動機渦輪盤和緊固件

GH4105   750-950℃,航空發動機渦輪葉片、高溫螺栓等高溫零部件

GH4141   870℃以下,要求有高強度的零部件;980℃以下,要求抗氧化的零部件 

GH4145   800℃以下,汽輪機葉片、耐腐蝕環形件、結構件

GH4163   800℃以下,航發發動機燃燒室及加力燃燒室零部件

GH4170   1000℃用于發動機燃燒室和其他高溫部件,1100-1200℃用于火箭發動機噴管

GH4500   870℃以下,燃氣渦輪發動機轉動部件及承力件

GH4600   1100℃以下,低載荷抗氧化零件

GH4652   1100℃以下,航空發動機燃燒室及加力燃燒室零部件 

GH4706   700℃以下,環形件

GH4710   980℃以下,渦輪轉子葉片和盤件 

GH4738   815℃以下,航空發動機轉動部件

GH4742   550-800℃以下,高應力下工作的渦輪盤、壓氣機盤、軸、承力環和緊固件零件

GH4901   650℃以下,航空及地面燃氣渦輪發動機的轉動盤形件


3.鈷基變形高溫合金(3個):

GH5188  980℃以下,航空發動機有強度要求的零件,1100℃以下有抗氧化要求的部件 

GH6159  650℃以下,航空發動機緊固零件,耐腐蝕環境下服役的飛機用高強度零件

GH5605  1090℃以下,航空發動機燃燒室和導向葉片,也可用于航天發動機結構件


二、鑄造高溫合金(先進:渦輪葉片、導向葉片)

1.等軸晶鑄造高溫合金(26個):

K213    750℃以下,增壓器、燃氣輪機、煙氣輪機動靜葉片

K403    1000℃以下,燃氣渦輪導向葉片,900℃以下,渦輪轉子葉片

K405    950℃以下,燃氣渦輪轉子葉片

K406    850℃以下,燃氣渦輪轉子葉片和導向葉片

K406C  850℃以下,渦輪轉子葉片、導向葉片、整體渦輪及燃氣腐蝕環境下的工作零件

K409    950℃以下,航空發動機和工業燃氣輪機葉片

K417    950℃以下,燃氣渦輪零件

K417G  950℃以下,燃氣渦輪葉片、導向葉片

K417L   900℃以下,燃氣渦輪發動機渦輪導向葉片

K418     900℃以下,燃氣輪機渦輪轉子葉片、導向葉片和整體渦輪

K418B   900℃以下,燃氣渦輪導向葉片和轉子葉片以及整體渦輪

K419     1000℃以下,燃氣輪空心葉片和整體鑄造渦輪等高溫零件

K423     1000℃以下,燃氣渦輪的導向葉片和整鑄導向器

K423A   1000℃以下,燃氣渦輪的導向葉片和整鑄導向器

K424     950℃以下,渦輪轉子葉片、整鑄渦輪、發動機尾噴調節片

K438     900℃以下,艦船、燃氣輪機的渦輪葉片和導向片,航空發動機的渦輪零件

K438G  900℃以下,燃氣輪機葉片、海上飛機及艦艇燃氣渦輪零件

K441     1050℃以下,燃氣渦輪導向葉片和其他承受高溫工作的零部件

K477     900℃以下,航空燃氣渦輪外環等高溫零件

K480     950℃以下,航空發動機和海洋條件下工作的燃氣輪機渦輪葉片

K491     850℃以下,渦輪增壓器葉片

K4002   1000℃以下,渦輪葉片、整鑄渦輪

K4169   650℃以下,發動機葉片、機匣

K4537   850℃以下,燃氣輪機動葉片

K640     1000℃以下,導向葉片

K825     1000℃以下,短期工作點火器分流器


2.定向凝固柱晶高溫合金(9個):

DZ404       1000℃以下,渦輪葉片、1050℃以下,導向葉片

DZ505       1000℃以下,渦輪葉片、導向葉片

DZ417G     980℃以下,渦輪葉片、導向葉片

DZ422       1000℃以下,渦輪葉片、1050℃以下,導向葉片

DZ422B     1000℃以下,渦輪葉片

DZ438G     900℃以下,燃氣渦輪葉片

DZ640M    1050℃以下,導向葉片

DZ4125      1000℃以下,渦輪葉片、1050℃以下,導向葉片

DZ4125L    1000℃以下,渦輪葉片、1050℃以下,導向葉片


3.單晶高溫合金(5個):

DD403     1040℃以下,渦輪葉片、1100℃以下,導向葉片

DD404     1000℃以下,渦輪葉片、1050℃以下,導向葉片 

DD406     1100℃以下,渦輪葉片

DD408     1000℃以下,渦輪葉片

DD402     1050℃以下,渦輪葉片


4.金屬間化合物基鑄造高溫合金(2個):

JG4006    1150℃以下,導向葉片

JG406A    1150℃以下,導向葉片


B按元素來分:  

鐵基高溫合金(燃燒室部件、渦輪盤、機匣、軸類)、鎳基高溫合金(渦輪盤可達850,渦輪葉片可達950,燃燒室部件可達1000) 、鈷基高溫合金、鉻基高溫合金

C強化方法分:

固溶強化、沉淀強化、彌散強化


高推動比:GH4169   GH742   GH159   GH907


刀具加工高溫合金材料過程中:

1.在切削區產生較高的溫度,因導熱系數低、不易擴散造成刀具刃口迅速磨損,切削溫度應保持在一定溫度區間。

2.高溫合金的特性決定了刀具加工的切削力比3C行業刀具切削力更大。

3.加工過程中高溫合金冷作硬化現象嚴重,在表層產生較高的硬度,在粗加工完后應立即離開被加工區域,以免造成硬化嚴重,導致后續加工刀具劇烈磨損。

三 3D打?。ㄔ霾闹圃欤┯酶邷睾辖鸱勰?/p>

GH4169合金粉末  650℃以下,導向葉片

GH3536合金粉末  900℃以下,導向葉片

GH3625合金粉末  950℃以下,導向葉片

GH3230合金粉末  700-1050℃以下,導向葉片

GH4099合金粉末  900℃以下,導向葉片

高溫合金的物性參數表:

主要產品 Main products

Inconel625合金

Inconel718合金

化學成分 Composition

Ni (≥58 %)
Cr (20-23 %)
Mo(8-10 %)
Nb(3.15-4.15 %)
Fe (≤5.0 %)
Co (≤1.0 %)
Ti、Al(≤0.4 %)
Mn、Cu、Si(≤0.5 %)
C (≤0.1wt-%)
O (≤500ppm)

Ni (50-55 %)
Cr (17-21 %)
Mo(2.8-3.3 %)
Nb(4.75-5.5 %)
Fe (balance)
Co (≤1.0 %)
Ti (0.65-1.15 %)
Al (0.2-0.8 %)
Mn、Cu、Si(≤0.35 %)
C (≤0.08wt-%)
O (≤500ppm)

力學性能 Mechanical Properties

抗拉強度 800-950MPa
屈服強度 600-700MPa
延伸率 ≥15%

抗拉強度 1200-1300MPa
屈服強度 1000-1100MPa
延伸率 5-10%

使用SLM工藝打印的高溫合金驗證零件(直徑860mm)

打印航空件.jpg

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