高溫合金材料的技術(shù)難點(diǎn)與創(chuàng )新
在高溫環(huán)境下,材料的各種降解速率加快。高溫合金在使用過(guò)程中,在溫度和應力的作用下,容易引起組織的不穩定、變形和裂紋擴展、材料表面的氧化腐蝕等,其耐高溫和耐腐蝕性能主要取決于其化學(xué)成分和顯微組織。
高溫合金材料的成分非常復雜,含有鉻、鋁等活性元素。在氧化或熱腐蝕環(huán)境中,化學(xué)部分是穩定的。同時(shí),加工后的零件表面會(huì )留下加工硬化、殘余應力等缺陷,對材料的化學(xué)和力學(xué)性能產(chǎn)生非常不利的影響。高溫合金由于合金化程度高,極易發(fā)生成分偏析,對鑄造高溫合金和變形高溫合金的組織和性能有很大影響。高溫合金由于其自身的特點(diǎn),其加工工藝不同于普通金屬材料。
高溫合金的發(fā)展是合金理論和生產(chǎn)技術(shù)不斷完善和創(chuàng )新的過(guò)程。合金強化與工藝強化相結合可以提高高溫合金的材料性能。合金強化包括固溶強化、第二相強化劑晶界強化等;工藝強化包括改進(jìn)熔煉、凝固結晶、熱加工、熱處理和表面處理等。
高溫合金的生產(chǎn)過(guò)程主要包括熔煉、鑄造和熱處理。生產(chǎn)工藝對高溫合金材料的力學(xué)性能有很大的影響。新工藝的引入往往使高溫合金的性能得到飛躍,開(kāi)發(fā)出一批新的高溫合金,將推動(dòng)下一代航空發(fā)動(dòng)機和飛機的發(fā)展。舊合金還可以改善工藝,提高材料性能。
高溫合金材料的制備技術(shù)仍處于不斷的進(jìn)步和創(chuàng )新之中。如熔煉過(guò)程采用真空感應+電渣重熔+真空熔煉三重工藝,真空自耗品熔煉采用先進(jìn)的熔煉控制方法,采用柱狀合金定向凝固和單晶合金工藝提高材料的高溫強度,采用粉末冶金方法減少合金元素偏析,提高材料強度。此外,氧化物彌散強化高溫合金和金屬間高溫材料也在不斷發(fā)展和創(chuàng )新。