M91高温合金的研制及工艺优化.pdf

重庆大学
硕士学位论文
M91高温合金的研制及工艺优化
姓名:邱华
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:钱翰城
20040408
摘要合金晶粒细化剂——铝酸钴,并将其用于精铸疌系列增压器涡轮叶片的表面铸渗,获得了铸件晶粒度从富..男Ч纳屏艘镀闹形滤对呶潞辖鸬闹圃旃ひ战辛搜芯浚ê辖鸪煞莸难≡瘛⑷哿豆ひ盏挠化、合金的精炼及夹杂物的控制、合金的热处理工艺等;同时研制了一种呶性性能,使合金的性能全面达到了设计标准。关键词:呶潞辖稹⑷哿豆ひ铡⒕ЯO富⑷却重庆人学硕士学位论文中文摘要
.瑀重庆大学硕士学位论文英文摘要,瓵,,一—∞.甌篗甀,疌
绪论高温合金发展的历史和现状高温合金是指以铁、镍、钴为基,能在嬉陨系母呶录耙欢ㄓαψ饔孟鲁期工作的~类金属材料。高温合金具有较高的高温强度,良好的抗氧化和抗热腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性、塑性等。高温合金为单一奥氏体基体组织,且其合金化程度很高,在各种温度下均具有良好的组织稳定性和使用的可靠性。高温合金主要用于固体火箭发动机及燃气轮机的笕榷瞬考吹枷蚱鳌⑽新忠镀⑽轮盘和燃烧室。就目前使用的高温合金来看,镍基高温合金的使用范围远远大于铁基和钴基高温合金【。,对高温工作条件下合金的高温性能需求促进了高温合金的发展。真正具有现代意义上的高温合金应该从二十世纪初奥氏体不锈钢的发明算起,特别是年当甊,.】;其后随着航空工业的迅猛发展,新技术新工艺不断出现,兰退氖甏鱿至苏婵杖炼法,由此人们可以获得纯净高质量的合金;到了五十年代,人们发现通过加等难熔金属到合金液中可以显著提高其耐热性能,并得到了另~独特的强化相相A甏岳矗幌盗邢冉纳ひ障嗉瘫豢7⒊隼矗缍ㄏ蚰碳际酢粉末冶金技术以及单晶技术等,这些新工艺的出现大大促进了高温合金的发展,韭进一步提高了合金的使用温度【俊较早的高温合金是在%辖鸹∩戏⒄蛊鹄吹亩驮炷呶合金ü砑由倭康腡虯刺岣吆辖鸬目谷浔湫阅芗抗高温氧化性能】。镍基高温合金的发展最初是通过改变合金成分来提高合金的使用温度,主要有两类:岛蚇怠但随着发动机性能的不断提高,镍基高温合金的使用温度已经接近极限,用改变其合金成分来提高使用温度已非常困难。为了满足固体火箭发动机的使用要求,高温合金的发展重点已由普通锻造和铸造高温合金发展为定向凝固高温合金和单晶高温合金,并向弥散强化高温合金和纤维增强的高温合金发展单晶高温合金己由第一代合金鏟、等偷诙辖如发展到含有ァ%牡谌ゾШ辖如重庆大学硕士学位论文髀%獁.、、瓹狝猚甌、
合剑”。六十年代以来,人们为了解决铸造镍基高温合金的通病——中温塑性低谷问题,等涔ぷ魑露纫汛锏姊蟆氧化物弥散强化高温合金是另一类高温合金,是将细小的氧化物颗粒均匀地分散于高温合金基体中,通过阻碍位错的运动而产生强化效果。其突出特点是高温。下具有较高的强度。最早的氧化物弥散强化高温合金采用弥散强化相,如琓,然而由于具有放射性,对人体有害,通常选用创鎀美国国际镍公司采用高能球磨法成功制备了一种弥散强化的高温合金,它含有%淙绕@托阅芎统志们慷让飨杂庞诙ㄏ蚰毯辖鸷偷ゾ我国第一个铸造高温合金是北京航空材料研究院于年研制的合金,用作发动机的导向叶片。我国第一个铸造涡轮叶片是年代初在黎明发动机厂研制的⒍患段新忠镀合金锻ü颂ḿ苁猿怠甏期,由中科院金属研究所研制成功的镍基铸造高温合金制作涡轮叶片用于头⒍度肷晌N夜钕确塾诤较叩闹煳新忠镀辖。从设计、工艺和合金化方面作了很大努力,其中一个重要成果是高硼低碳系列铸造镍基高温合金虺艬辖的出现【俊合金是辖鸬姆⒚髡摺⒚拦闪鹗艄的于年研制成功的,并于年鹿ú计渥ɡF涮氐闶谴蚱拼彻呃髡现有的先进铸造镍基高温合金的硼量黾和碳量跎,从而获得了良好的性能,不仅改善了合金的中温塑性和强度,而且改善了合金的可铸性和组织稳定性,使之能更好地满足涡轮叶片复杂的服役条件所。,该合金具有良好高温性能而中温性很低,经过试验他发现,唯有在降低碳含量的同时大幅度地提高硼含量,才能保持原高温性能水平的同时提高中温塑性,单独地提高硼量或单独地降低碳含量都不能达到此目的,于是他把碳含量降至%以下,加入不同含量的硼进行试验,在此基础上确定了最佳硼含量和碳含量,并把新合金命名为侄訧、、认冉合金进行了试验,发展出相应的合金,表列出了几种典型合金的成分。.的工作为镍基高温合金的研究和应用开辟了新的途径,因此人们称为铸造镍基高温合金的新概念或概念【俊七十年代以来,欧美和日本等国的燃气涡轮发动机厂商和研究人员正以极大的兴趣迸一步研究和发展这类合金。美国的普拉