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3.大尺寸Inconel 718/GH4169合金渦輪盤件的制造挑戰(zhàn)與
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| 發(fā)布時(shí)間：
2024/12/11 11:31:00 |
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3.大尺寸Inconel 718/GH4169合金渦輪盤件的制造挑戰(zhàn)與 詳細(xì)說(shuō)明 |
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變形高溫合金概述
變形高溫合金與Inconel 718/GH4169合金
變形高溫合金（Wrought Superalloy）是一類可通過冷熱加工成型的高溫合金材料，屬于~早的高溫合金類型之一。該類合金相較于鑄造高溫合金和粉末高溫合金，具有出色的塑性加工性能，能夠直接通過鍛造、軋制及擠壓等工藝制造出復(fù)雜形狀的零件，且生產(chǎn)成本相對(duì)較低，因此應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，占據(jù)了高溫合金市場(chǎng)約70%的份額。
變形高溫合金的研究始于20世紀(jì)30年代末。英國(guó)在鎳-鉻電熱材料的基礎(chǔ)上，通過添加鋁和鈦等元素對(duì)合金進(jìn)行強(qiáng)化。1939年，Mond鎳公司開發(fā)了Nimonic 75合金，1941年為了進(jìn)一步提高蠕變強(qiáng)度，又研發(fā)出了Nimonic 80合金，這標(biāo)志著變形高溫合金發(fā)展歷程的開啟。表1-1列出了近幾十年來(lái)變形高溫合金的成分變化，隨著新合金的不斷推出，合金體系引入了更多元素，從~初的4組元合金逐漸發(fā)展為包含10組元以上的復(fù)雜合金。然而，值得注意的是，Cr元素的含量相對(duì)穩(wěn)定，這保留了早期變形高溫合金的主要成分特征。
在眾多變形高溫合金中，Inconel 718合金尤為突出。這是一種Ni-Cr-Fe基沉淀硬化型變形高溫合金，長(zhǎng)期使用溫度范圍為-253℃至650℃，短時(shí)使用溫度可達(dá)800℃。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1989年Inconel 718合金已占據(jù)變形高溫合金總產(chǎn)量的45%，至2004年更是超過了高溫合金總消耗量的60%。該合金由Inco公司的Eiselstein研發(fā)成功，并于1958年申請(qǐng)專利。~初，Inconel 718合金的研發(fā)旨在解決René 41、Waspaloy等合金難以焊接的問題[21]，但因其出色的加工性能、服役性能、長(zhǎng)期組織穩(wěn)定性及相對(duì)低廉的價(jià)格，而被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的零部件制造。盡管已有66年歷史，且新型耐高溫材料不斷涌現(xiàn)，但I(xiàn)nconel 718合金仍保持著其重要地位。據(jù)GE公司預(yù)測(cè)，至2024年，該合金在關(guān)鍵燃?xì)廨啓C(jī)部件中的使用量仍將龐大，與各種先進(jìn)高溫合金材料的總量相當(dāng)。
關(guān)于Inconel 718合金的強(qiáng)化機(jī)制研究，起初相對(duì)滯后。20世紀(jì)60年代，研究熱點(diǎn)集中于合金成分與熱處理工藝對(duì)相穩(wěn)定性的影響。通過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，人們認(rèn)為該合金的強(qiáng)化相為Ni₃Nb組成的特殊γ’相，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了體心四方結(jié)構(gòu)的亞穩(wěn)態(tài)相和正交結(jié)構(gòu)的Ni₃Nb相。到了70年代，體心四方結(jié)構(gòu)的亞穩(wěn)相被命名為γ"相，并被認(rèn)為是Inconel 718合金的主要強(qiáng)化相，而γ’相則被認(rèn)為是該合金強(qiáng)化機(jī)制的重要組成部分。
Inconel 718合金中主要存在的第二相有γ’、γ"、δ、Laves相以及MC碳化物等[26]。其中，γ’相是一種L12面心立方結(jié)構(gòu)的有序相，主要由Ni、Al、Ti三種元素按化學(xué)計(jì)量比Ni₃(Al,Ti)組成，該相主要在650850℃長(zhǎng)期時(shí)效時(shí)在合金基體中析出，析出形貌為球形。但需要注意的是，與Waspaloy、René41等合金不同，γ’相在Inconel 718合金中只占有約4%的體積分?jǐn)?shù)，對(duì)合金整體的強(qiáng)化效果僅占1020%，因此并不是該合金的主要強(qiáng)化相。而γ"相則是Inconel 718合金的主要強(qiáng)化相，具有DO₂2體心四方結(jié)構(gòu)，元素組成主要為Ni₃Nb，形貌特征為圓盤狀，一般具有60nm的直徑和510nm的厚度，在合金中的體積分?jǐn)?shù)占比約為15%。該相的析出溫度為650760℃，當(dāng)溫度高于816℃時(shí)會(huì)發(fā)生粗化并轉(zhuǎn)變?yōu)棣南�，完全回溶溫度�?50℃。δ相是γ"相的穩(wěn)定相，具有D0a正交晶體結(jié)構(gòu)，元素組成與γ"相完全相同，一般在基體中以針狀或短棒狀析出，主要分布于晶界附近，析出溫度為700℃，析出峰為900℃，當(dāng)溫度高于1020℃時(shí)完全回溶。
變形高溫合金的制造工藝簡(jiǎn)介
本產(chǎn)品網(wǎng)址：http://btsbem.com/cpshow_224485277/
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產(chǎn)品名稱：3.大尺寸Inconel 718/GH4169合金渦輪盤件的制造挑戰(zhàn)與 |
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