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高温合金的种类有哪些?具体有哪些应用?

五度易链 2019-05-06 2117 0

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​高温合金的主要是应用于航空航天领域,而基于其优良的特性,在工业等其他领域也能发挥自己的产品性能。


高温合金的主要是应用于航空航天领域,而基于其优良的特性,在工业等其他领域也能发挥自己的产品优势。

高温合金通常是指能在600~1200°C的高温下抗氧化、抗腐蚀、抗蠕变,并能在较高的机械应力作用下长期工作的合金材料。

高温合金的分类有多种:

1)按制造工艺分为变形高温合金、铸造高温合金和粉末高温冶金三类。

2)按合金的主要元素分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金三类。3)按强化方式分为固溶强化、时效强化、氧化物弥散强化和晶界强化等。

高温合金最早是为了提升航空发动机的性能而发展起来的。由于航空工业初期主要为军事服务,到五十年代,几大军事强国英、美、前苏联等国各自形成了自己的高温合金体系及相应的高温合金行业。

高温合金领域经过半个多世纪的发展,已经从传统意义上的铁、镍、钴基等高温合金,融合粉末冶金等新型工艺,拓展到粉末高温合金、ODS、金属间化合物等新型的高温金属材料,以满足新型航空航天器在速度、性能、成本等方面的要求,从而可以制造更先进的飞行器。

半个多世纪以来,涡轮叶片的承温能力从上世纪40年代的750℃提高到了90年代的1500℃左右再到目前的2000℃左右。传统工艺铸造的涡轮叶片根本无法承受如此高的温度,甚至会被熔化,无法有效地工作。单晶高温合金成功解决了航空发动机涡轮叶片耐高温的问题。

美国GE公司目前大量应用的第二代单晶高温合金RenéN5,在20世纪80年代初开始合金研制,到90年代中后期合金才得到应用;美国P&W公司大量应用的第二代单晶高温合金PWA1484,在20世纪80年代初期开始研制,90年代中后期才应用在F110等先进航空发动机上。

第二代单晶合金通过加入铼(Re)元素、增加高熔点元素的含量等方式,提高了合金力学性能、抗热腐蚀性能及热强性能,成为目前应用最多的单晶高温合金。近期开始在单晶合金中加人元素钌(Ru),从而研制出第四代至第五代单晶高温合金。但由于组织稳定性、成本、技术成熟度等原因,应用并不广泛。

就全球范围来看,从事高温合金材料的厂家不超过50家,主要分布在以美、英、德、法、俄、日本等国家。在航空领域,,其中美国的通用电气和普惠两家实力最为强大,从航空发动机的市场占有率来看,通用、普惠、罗罗、MTU四家所占的份额高达84%,呈现出明显的寡头垄断格局。具体到某个国家来看,每个国家内部也只有1-2家厂商占据寡头垄断地位。世界上航空发动机与单晶叶片制造技术水平最高的是美国的 GE 公司和英国的Rolls-Royce公司(罗罗公司)。

在民用领域,国际上从事高温合金材料生产的厂家主要有特殊金属公司、国际汉因斯公司、国际因科公司、豪迈特公司、卡彭特公司等。目前美国的高温合金年产量约为3万吨,其中近一半用于民用工业。

现在的高温合金市场格局处于基本稳定的阶段,中国在航天航空行业的发展也意味着国内的高温合金市场将迎来新发展。


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