GH169高溫合金——高端裝備制造的關鍵材料
高溫合金分為760℃、1200℃和1500℃三種材料,抗拉強度為800MPa。也就是說,高溫金屬材料是指在760-1500℃或以上的溫度下,在一定的應力條件下長期工作,具有優異的高溫強度、良好的抗氧化性和熱腐蝕性、良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能的高溫金屬材料,已成為軍用和民用燃氣輪機熱端部件不可替代的關鍵材料。
GH169高溫合金,也稱為高溫合金,用于550-1100°C的溫度范圍。鎳基合金Nimonic 75早于20世紀40年代在英國開發,用作燃氣渦輪發動機的渦輪葉片材料。從1945年到1975年,高溫合金得到了長足的發展。汽輪機進口溫度每年平均升高15℃。隨著合金化程度的提高,高溫合金的鍛造變形越來越困難,鑄造合金逐漸得到發展和應用。鎳基鑄造合金具有高溫強度高、組織穩定、熱疲勞性能好等優點,是制造渦輪葉片和導葉的理想材料。自20世紀60年代初定向凝固鑄造渦輪葉片以來,由于消除了垂直于應力方向的橫向晶界,葉片的熱疲勞壽命、蠕變斷裂壽命和塑性分別提高了8倍、2倍和4倍多。定向凝固單晶渦輪葉片的晶界完全消除,工作溫度比普通鑄造渦輪葉片提高近100℃。
以鎢、鉬、鉭、鈮為基體,加入固溶體強化元素,經碳化物析出和熱加工形成高溫強化材料。W-Mo和nb-W-ta合金的熔點和高溫強度遠高于高溫合金和彌散強化合金。W-Mo和nb-W-ta合金在1316℃時的抗拉強度分別達到510mpa和210mpa(約51kg/mm2和21kg/mm2)。鉬合金在1093℃下的抗拉強度也可達到490mpa(約49kg/mm2),是制造航空燃氣輪機渦輪葉片、導葉和燃燒室的優良材料。缺點是受高溫空氣侵蝕易脆化,必須在涂層保護下使用。鈮合金用于制造火箭發動機的燃燒室和噴管,鉭也用于制造高溫零件。用鎢合金絲或鎢纖維增強高溫合金制成的高溫復合材料可以彌補難熔合金的缺點,可以作為先進燃氣輪機的渦流材料