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Qingtuo beschreibt kurz die Geschichte der Entwicklung von Superlegierungen

ZEIT: 2021-08-18 HITS: 40

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Superlegierungist eines der in den letzten Jahren in verschiedenen Industrien unseres Landes weit verbreiteten Materialien, aber seine Entwicklungsgeschichte wurde tatsächlich durch ausländische Stahlherstellungstechnologie in das Land eingeführt. Qingtuo stellt kurz die Entwicklungsgeschichte von Superlegierungen vor.

Der Entwicklungsprozess von Superlegierungen

Seit den späten 1930er Jahren haben Großbritannien, Deutschland, die Vereinigten Staaten und andere Länder begonnen, Superlegierungen zu untersuchen. Während des Zweiten Weltkriegs begann die Erforschung und Verwendung von Superlegierungen, um den Anforderungen neuer Flugzeugtriebwerke gerecht zu werden, eine Periode starker Entwicklung. In den frühen 1940er Jahren fügte Großbritannien der 80Ni-20Cr-Legierung zunächst eine geringe Menge Aluminium und Titan hinzu, um eine γ┡-Phase zur Verstärkung zu bilden, und entwickelte die erste Legierung auf Nickelbasis mit höherer Hochtemperaturfestigkeit. Im gleichen Zeitraum begannen die Vereinigten Staaten mit der Verwendung einer auf Kobalt basierenden Vitallium-Legierung zur Herstellung von Schaufeln, um den Anforderungen der Entwicklung von Turboladern für Kolbenflugmotoren gerecht zu werden. Darüber hinaus haben die Vereinigten Staaten auch Inconel-Legierungen auf Nickelbasis entwickelt, um Brennkammern von Düsentriebwerken herzustellen. Um die Hochtemperaturfestigkeit der Legierung weiter zu verbessern, fügten Metallurgen später der Nickelbasislegierung Wolfram, Molybdän, Kobalt und andere Elemente hinzu, um den Gehalt an Aluminium und Titan zu erhöhen, und entwickelten eine Reihe von Legierungen, wie z britisches "Nimonic" und amerikanisches "Mar-M" und "IN" usw.; in der Legierung auf Kobaltbasis werden Nickel, Wolfram und andere Elemente hinzugefügt, um eine Vielzahl von Hochtemperaturlegierungen wie X-45, HA-188, FSX-414 usw. zu entwickeln. Aufgrund des Mangels an Kobaltressourcen ist die Die Entwicklung kobaltbasierter Superlegierungen ist eingeschränkt. In den 1940er Jahren wurden auch Superlegierungen auf Eisenbasis entwickelt. In den 1950er Jahren erschienen Marken wie A-286 und Incoloy901. Aufgrund ihrer schlechten Hochtemperaturstabilität verlief ihre Entwicklung jedoch seit den 1960er Jahren langsamer. Die Sowjetunion begann um 1950 mit der Herstellung von Superlegierungen auf Nickelbasis der Marke "ЭИ" und produzierte später die "ЭП"-Serie von verformten Superlegierungen und die "ЖС"-Serie von gegossenen Superlegierungen. China begann 1956 mit der Versuchsproduktion von Superlegierungen und bildete nach und nach die "GH"-Serie verformter Superlegierungen und die "K"-Serie gegossener Superlegierungen. In den 1970er Jahren führten die Vereinigten Staaten auch neue Produktionsverfahren zur Herstellung von gerichteten Kristallschaufeln und pulvermetallurgischen Turbinenscheiben ein und entwickelten Einkristallschaufeln und andere Hochtemperaturlegierungskomponenten, um den Anforderungen steigender Temperaturen am Einlass von Triebwerksturbinen gerecht zu werden .


Möglichkeiten zur Steigerung der Kraft

Die Superlegierung sollte eine hohe Kriechfestigkeit und Dauerfestigkeit, gute thermische Ermüdungsbeständigkeit und mechanische Ermüdungsbeständigkeit (siehe Ermüdung), gute Oxidations- und Gaskorrosionsbeständigkeit und eine stabile Organisation aufweisen. Unter ihnen sind Kriechfestigkeit und Dauerfestigkeit die wichtigsten. Möglichkeiten zur Verbesserung der Festigkeit von Superlegierungen sind:

 

Festlösungsverstärkung

Die Zugabe von Elementen (Chrom, Wolfram, Molybdän usw.) mit unterschiedlichen Atomgrößen aus dem Grundmetall verursacht die Verzerrung des Grundmetallgitters, die Zugabe von Elementen, die die Stapelfehlerenergie der Legierungsmatrix reduzieren können (wie Kobalt ) und die Zugabe von Elementen, die die Diffusionsgeschwindigkeit der Matrixelemente verlangsamen können (Wolfram, Molybdän usw.), um die Matrix zu stärken.

 

Niederschlagsverstärkung

Durch Alterungsbehandlung wird die zweite Phase (γ┡, γ", Karbid usw.) aus dem übersättigten Mischkristall ausgeschieden, um die Legierung zu festigen (siehe Legierungsphase). Die γ┡-Phase ist die gleiche wie die Matrix, mit einer Fläche -zentrierte kubische Struktur, Gitter Die Konstante ist der Matrix ähnlich und mit dem Kristall kohärent, sodass die γ┡-Phase in Form von feinen Partikeln gleichmäßig in der Matrix ausgeschieden werden kann, was die Bewegung von Versetzungen behindert und einen signifikanten Verstärkungseffekt erzeugt Die γ┡-Phase ist eine intermetallische Verbindung vom A3B-Typ, und A steht für Nickel, Kobalt, B steht für Aluminium, Titan, Niob, Tantal, Vanadium und Wolfram, während Chrom, Molybdän und Eisen entweder A oder B sein können typische γ┡-Phase in Nickelbasislegierungen ist Ni3 (Al, Ti). Die Verstärkungswirkung der γ┡-Phase kann auf folgende Weise verstärkt werden: ①Erhöhen Sie die Anzahl der γ┡-Phasen ②Machen Sie die γ┡-Phase und die Matrix angemessener Grad an Fehlanpassung, um den Verstärkungseffekt zu erhalten Effekt kohärenter Verzerrung; ③Niob, Tantal usw. hinzufügen. Elemente erhöhen die Antiphasen-Domänengrenzenergie der γ┡-Phase, um ihre Fähigkeit zu verbessern, Versetzungsschneiden zu widerstehen; ④ Zugabe von Kobalt, Wolfram, Molybdän und anderen Elementen zur Erhöhung der Festigkeit der γ┡-Phase. Die γ"-Phase ist eine raumzentrierte tetragonale Struktur, und ihre Zusammensetzung Es ist Ni3Nb. Aufgrund der großen Fehlanpassung zwischen der γ"-Phase und der Matrix kann sie einen hohen Grad an kohärenter Verzerrung verursachen, so dass die Legierung eine hohe Streckgrenze. Die Verstärkungswirkung wird jedoch erheblich reduziert, wenn die Temperatur 700 überschreitet. Superlegierungen auf Kobaltbasis enthalten im Allgemeinen keine γ┡-Phase, während sie mit Carbid verstärkt werden.

 

Korngrenzenverstärkung

Bei hohen Temperaturen ist die Korngrenze der Legierung das schwache Glied, und die Zugabe einer kleinen Menge von Bor, Zirkonium und Seltenerdelementen kann die Festigkeit der Korngrenze verbessern. Dies liegt daran, dass Seltenerdelemente die Korngrenzen reinigen können, Bor- und Zirkoniumatome die Leerstellen der Korngrenzen füllen, die Korngrenzendiffusionsrate während des Kriechprozesses reduzieren, die Ansammlung von Korngrenzenkarbiden hemmen und die Sphäroidisierung der zweiten Phase der Korngrenze. Darüber hinaus kann die Zugabe einer geeigneten Menge Hafnium zu der Gusslegierung auch die Festigkeit und Plastizität der Korngrenze verbessern. Eine Wärmebehandlung kann auch verwendet werden, um kettenartige Karbide an den Korngrenzen zu bilden oder eine Verbiegung der Korngrenzen zu bewirken, um die Plastizität und Festigkeit zu verbessern.

 

Stärkung der Oxiddispersion

Durch das pulvermetallurgische Verfahren werden der Legierung in dispergiertem Zustand kleine Oxide zugesetzt, die bei hohen Temperaturen stabil bleiben, wodurch eine signifikante Verstärkungswirkung erzielt wird. Häufig hinzugefügte Oxide sind ThO2 und Y2O3. Diese Oxide verstärken die Legierung, indem sie die Bewegung von Versetzungen behindern und das Versetzungsgefüge stabilisieren.

Qingtuo ist professioneller Hersteller und Lieferant von hochpräzisen Schmiedeteilen aus Speziallegierungen und Superlegierungen. Außerdem verfügen wir über 25 Produktexperten und erfahrene Techniker, um die Produktqualität sicherzustellen. 

Qingtuo verfügt über die international fortschrittlichen Spezialmetallurgiekapazitäten, einschließlich 6-Tonnen-Vakuuminduktionsofen, 6-Tonnen-Vakuumlichtbogenumschmelzen, 18-Tonnen-Elektroschlacke-Umschmelzen und 18-Tonnen-Argonschutz-Elektroschlacke-Umschmelzen, 20-Tonnen-AOD-Raffinationsofen, 20-Tonnen-LF-Raffination Furance, 20-Tonnen VOD-Raffinationsofen, Produktionslinie, 25MN & 8MN Schmiedemaschinen, Typ 450 & 320 Walzmaschine, Typ 90 Richtmaschine, Typ 40 Richtmaschine mit 7 Rollen hyperbolischer Kurve, Typ 40 Richtmaschine mit 11 Rollen, Typ 100 Enthäutungsmaschine, Enthäutungsmaschine Typ 40, Spitzenlose Schleifmaschine Typ 83 und Spitzenlose Schleifmaschine Typ 80.

Und unser Geschäft ist gewachsen und hat sich von traditionellen Industrien zu anderen neuen Technologiefeldern wie Öl und Gas, Petrochemie, Nuklearmedizin, Biomedizin, Elektrizität, Schiffbau, Luft- und Raumfahrt entwickelt. 

Wir haben unsere hochwertigen Legierungsmaterialien auf Ni-Basis und Co-Basis an Kunden in mehr als 60 Ländern geliefert. Wir haben viele Legierungen mit Vorteilen wie 245SMo, 17-4PH, 904L, S32760, Nitronic 60, Nimonic C263, Inconel 713C, Inconel 718, Inconel 601, Incoloy 901 und Monel K500.