
高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基,能在600℃以上的高溫及一定應力作用下長(cháng)期工作的一類(lèi)金屬材料;并具有較高的高溫強度,良好的抗氧化和抗腐蝕性能,良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金為單一奧氏體組織,在各種溫度下具有良好的組織穩定性和使用可靠性。
基于上述性能特點(diǎn),且高溫合金的合金化程度較高,又被稱(chēng)為“超合金”,是廣泛應用于航空、航天、石油、化工、艦船的一種重要材料。按基體元素來(lái)分,高溫合金又分為鐵基、鎳基、鈷基等高溫合金。鐵基高溫合金使用溫度一般只能達到750~780℃,對于在更高溫度下使用的耐熱部件,則采用鎳基和難熔金屬為基的合金。鎳基高溫合金在整個(gè)高溫合金領(lǐng)域占有特殊重要的地位,它廣泛地用來(lái)制造航空噴氣發(fā)動(dòng)機、各種工業(yè)燃氣輪機最熱端部件。
各種先進(jìn)鑄件制造技術(shù)和加工設備在不斷開(kāi)發(fā)和完善,如熱控凝固、細晶工藝、激光成形修復技術(shù)、耐磨鑄件鑄造技術(shù)等,原有技術(shù)水平不斷提高完善從而提高各種高溫合金鑄件產(chǎn)品的質(zhì)量一致性和可靠性。
不含或少含鋁、鈦的高溫合金,一般采用電弧爐或非真空感應爐冶煉。含鋁、鈦高的高溫合金如在大氣中熔煉時(shí),元素燒損不易控制,氣體和夾雜物進(jìn)入較多,所以應采用真空冶煉。為了進(jìn)一步降低夾雜物的含量,改善夾雜物的分布狀態(tài)和鑄錠的結晶組織,可采用冶煉和二次重熔相結合的雙聯(lián)工藝。冶煉的主要手段有電弧爐、真空感應爐和非真空感應爐;重熔的主要手段有真空自耗爐和電渣爐。
固溶強化型合金和含鋁、鈦低(鋁和鈦的總量約小于4.5%)的合金錠可采用鍛造開(kāi)坯;含鋁、鈦高的合金一般要采用擠壓或軋制開(kāi)坯,然后熱軋成材,有些產(chǎn)品需進(jìn)一步冷軋或冷拔。直徑較大的合金錠或餅材需用水壓機或快鍛液壓機鍛造。
高溫環(huán)境下材料的各種退化速度都被加速,在使用過(guò)程中易發(fā)生組織不穩定、在溫度和應力作用下產(chǎn)生變形和裂紋長(cháng)大、材料表面的氧化腐蝕。
傳統的劃分高溫合金材料可以根據以下3種方式來(lái)進(jìn)行:按基體元素種類(lèi)、合金強化類(lèi)型、材料成型方式來(lái)進(jìn)行劃分。
高溫合金在能源領(lǐng)域中有著(zhù)廣泛的應用。煤電用高參數超超臨界發(fā)電鍋爐中,過(guò)熱器和再過(guò)熱器必須使用抗蠕變性能良好,在蒸汽側抗氧化性能和在煙氣側抗腐蝕性能優(yōu)異的高溫合金管材;在氣電用燃氣輪機中,渦輪葉片和導向葉片需要使用抗高溫腐蝕性能優(yōu)良和長(cháng)期組織穩定的抗熱腐蝕高溫合金;在核電領(lǐng)域中,蒸汽發(fā)生器傳熱管必須選用抗溶液腐蝕性能良好的高溫合金;在煤的氣化和節能減排領(lǐng)域,廣泛采用抗高溫熱腐蝕和抗高溫磨蝕性能優(yōu)異的高溫合金。