高温合金的材料概述

高温材料概述

一、航空发动机对高温材料的使用要求航空发动机对高温材料的使用要求航空发动机对高温材料的使用要求航空发动机对高温材料的使用要求 在涡轮喷气发动机内部，温度、压力分布是变化的。压气机部件工作温度较低，称为发动机的冷端，多用高温钛合金制造；涡轮部件所受温度高，与燃烧室、喷口组成发动机的热端，用高温合金制造。涡轮喷气发动机的结构和沿轴线的压力与温度分布涡轮喷气发动机的结构和沿轴线的压力与温度分布涡轮喷气发动机的结构和沿轴线的压力与温度分布涡轮喷气发动机的结构和沿轴线的压力与温度分布 航空发动机部件的工作环境对材料提出了苛刻的使用要求。 首先是高温。航空喷气发动机从压气机到尾喷管，各零部件在一定温度下工作，有些零件要在800℃以上的条件下长期工作。 其次是高应力。一些高温部件，由于震动、气流的冲刷，特别是旋转造成的离心作用，将承受较大的应力。如涡轮叶片的应力可达300~409Mpa。 再次是氧化和腐蚀等化学作用高温合金丸招标。燃气中存在大量的氧、水气，并存在SO2、H2S等腐蚀性气体，都对高温零件起氧化和腐蚀作用。 而且，随着航空燃气涡轮发动机的发展，推重比的增加高温耐热钢，发动机部件的工作环境日益苛刻。以涡轮进口温度为例，现役机种为1600K左右，在研机种达到1850~1950K，预研机种将高达2250~2350K。发展更高推重比的燃气涡轮发动机，首要任务是研制使用性能优异的高温材料航空发动机对高温材料的基本要求主要是： 1. 较高的热稳定性，即高温下的抗腐蚀（主要是抗氧化）能力； 2. 高的热强度； 3. 良好的工艺性能。

 二、金属材料的金属材料的金属材料的金属材料的热强度及其指标热强度及其指标热强度及其指标热强度及其指标 1. 蠕变强度 金属材料在一定温度和应力作用下，会逐渐地产生塑性变形，这种现象称为蠕变。温度越高、应力越大、时间越长，蠕变就越严重高温合金叶片。 蠕变强度，是指在一定温度下，使金属引起一定变形速度的应力。如290MPaσ7000.2/100=表示在700℃，经过100小时，使金属发生0.2%变形量的应力为290Mpa。 蠕变强度反映了金属在高温和应力作用下，抵抗缓慢塑性变形的能力。 2. 持久强度 持久强度，是指金属在一定温度下，一定时间内发生断裂时的应力。如340MPaσ800100=表示在800℃，经过100小时，使金属发生断裂的应力为340Mpa。 持久强度反映了金属在高温和应力下抵抗断裂的能力。

三、提高合金耐热性的途径提高合金耐热性的途径提高合金耐热性的途径提高合金耐热性的途径 1. 用熔点较高的金属作为高温合金的基体 因为熔点高的金属，原子之间结合力大，高温下不容易发生塑性变形，所以抗蠕变能力强。 熔点较高的金属有镍、钴、铁、钛、铌、钼、钨等。 钛的化学活性大，容易吸收气体而污染，仅用于制造发动机的冷端部件高硬度耐磨钢板。 铌、钼、钨在高温下氧化太快。 钨的比重很大。 因此耐热合金主要是以铁、钴、镍为基的合金高温合金之父。 目前，铁基合金很少使用，钴基合金基本绝迹，绝大多数高温合金是镍基合金。 2. 对基体金属进行合金化 通过合金化可以强化基体，如通过固溶强化或沉淀强化等。 合金化可提高再结晶温度，提高蠕变强度。

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