高温合金精密技术研究进展

高温合金精密技术研究进展

刘月

中国航发哈尔滨东安发动机有限公司黑龙江哈尔滨150066

摘要:随着我国经济发展水平的不断提高,国内经济发展形势一片大好,这种经济状态为我国的其他行业发展提供了良好的契机,尤其是工业制造行业,近年来工业的发展速度与日俱增,工业制造是我国的重要行业,它主要是对一些重大机器的研究,我国的建筑行业,桥梁设计方面以及机械行业都是工业制造的范围。工业制造最大的特点是工程量大和质量要求严格,工业制造的产品都是用于大型建设中的,因此对工程的质量要求很高,每个制造点都要保证没有隐患。一个微小的漏点都可能给社会带来很严重的后果,合金材料是工业中最常用的一种材料,而合金的高温铸造是很重要的环节,合金的应用能使工业品的性能得到很大的提升,因此,笔者认为提高高温合金精密技术的研究很有必要。

关键词:高温合金;精密技术;研究发展

我国是一个科技强国,在科学技术的研究下,我国的工业发展形势一片大好,工业是我国的重要行业,工业的发展提高了我国总体经济水平,工业的发展也为人们提供了很大的便利。由于工业制造的对象都是大型的以及应用到社会生活中的,制造出的产品都是供人们使用的,所以它的质量安全问题一定要得到保障。在工业制造中,为了使产品的坚固性能高,一般会使用高温合金材料,高温合金是多种金属材料在强大的高温下溶制形成的,各种金属材料的合成会使坚固性更大,应用到工业中会有更好的效果。

本文将会对高温条件下合金的精密技术展开讨论。

一、高温合金的基本概述

高温合金的基础是铁,钴,它是在温度为六百度以上环境下长期冶炼形成的一种金属材料,这种材料不仅具有很好的高温性能,而且还具有抗氧化和抗腐蚀功能,它的优点是组织性和可靠性较强,质量能够得到很好的保证,它的使用会提高利用物的稳固性。由于高温合金的合金材料较多,又被成为超合金。高温合金材料对我国的贡献很大,在航天,航船,石油,化工和工业制造方面都有很大的作用,这些重要行业都离开高温合金的应用,高温合金又分为铁基和钴基,它们被应用到不同的工业制造中。高温合金最主要的特点是:一含碳量比调质钢高,因为钢铁大多数是由碳元素构成的。合金是由多种金属混合而成的,所以它含有的碳元素比一般钢材料的碳元素含量会多。二:经调质处理,强度较高,高温环境的长期冶炼为合金提供了强大的性能。三,它的抗疲劳性能也很高,在建筑工程方面使用高温合金材料,会使工程的质量得到提高,而且高温合金材料不会因时间久而导致功能退化。四,可用于弹簧材料。五,具有高而均匀的硬度和耐磨性,合金材料表面的光滑度是很高的,它的质地也较均匀,合金材料因硬度大,它的耐磨性也高。六,在高温下能保持足够好强度和良好的抗氧化性,综合上述的特点,高温合金的应用对工程制造有很大意义,它为工程行业节省了其他材料的投资,它的应用也提高了整体工程的效果。

二、高温合金精密铸造的发展历程及应用

二十世纪中期以来,高温合金就广泛应用于航天飞船制造方面,由于航天发动机的热性能不断提高,就对合金的高温性能有了更高的要求,提高高温合金的合金化程度。我国在二十世纪五十年代开始研制铸造高温合金技术。我国第一个研制的高温合金是由北京航空航天学院的科学家们研制出来的,被用作了WP6的发动机,七十年代中科金属研究院又研制出k413的铁基高温合金叶片,被用作wp7的发动机,此后我国大力支持高温合金的研究和技术开发,从此也就确立了高温合金铸造的重要地位。高温合金技术在不断的发展过程中,也具有了高效的工作效率。时代的进步,更新了人们的思想观念,人们对生活中的一些建设有了更高的要求,以前人们只是要求一些大型的建筑品能够坚固牢稳,能承受住重物体的压力,现在,人们的美感在逐步提升,在评价一些建筑时,更加注重了它的美观性,在具有外表美的同时,还要保证原有的牢固性。根据人们的需求变化,工业制造行业在提高产品牢固性和美感性方面采用了高温合金材料,高温合金材料是多种金属在高温环境下溶制而成的,它的应用不但不会丢失物体原有的光滑,而且更加坚固了。随着时代的进步,高温合金技术也得到了更好的发展,现在的合金技术有了更高效率的性能,合金的工作效率也得到很大的提高。

三、高温合金技术铸造的发展

(一)合金细晶铸造技术

细晶铸造技术的原理是通过控制普通的融金工艺来提高合金的形成机制,它在铸造过程中的特点是形成大量的结晶,而且还会阻止结晶的成长,使结晶的大小控制在1.66毫米左右的均匀颗粒状。最常用的细晶铸造方法是热控法,动力学法和化学法,其中在运用化学法时,在使用晶粒细化剂和阻止生长剂,这三种方法中,热控法的应用率较低,因为它不能形成质地均匀的晶状。因为热控法的工作环境温度较低,它的凝固率和冷却率速度也较快,所以它的细晶容易疏松,为了消除它的疏松性还需要大量费用,所以热控法技术在高温合金技术中不常用。化学法是很经济的一种合金技术,由于使用化学法时需要利用很多化学剂,所以它又被成为添加剂法,这种方法不用使用机械设备,这会在一定程度上节省了合金技术的研究成本,化学法也不会对细晶形状造成破坏,不会使铸造产品出现缺陷,所以化学法成了高温合金技术中的一个高效,低成本的铸造工艺方法。

(二)定向凝固技术

高温合金广泛应用于航天飞机,航天飞机中最重要的部分是发动机,发动机的工作叶片采用的就是高温合金材料,这种发动机的叶片是通过定向凝固技术得到的。定向凝固技术是目前制造发动机叶片最常用的技术,它包括快速定向凝固和液态金属凝固,它的特点是设备结构简单,工艺性较稳定,这种技术已经发展的较成熟,特别适合用来制造航天发动机的叶片。定向凝固技术是在高温合金制造中不断完善的,它的不断发展也为高温合金技术的发展提供了较好的基础,它的优点是能消除基体相和增强相之间的影响,从而提高合金的综合性能。利用定向凝固技术,可以使柱状晶排列方向和磁场方向一致,从而提高航天飞机中材料的磁性能。该方法已被美国,前苏联等国用来生产航天飞机的发动机叶片。

四、高温合金技术的应用

(一)航天航空方面

高温合金材料因其良好的导热性和强大的硬度,被广泛应用到航天飞机飞船的制药行业。在当今的航天飞机发动机中,高温合金的应用大约是百分之五十左右,它主要用于发动机的燃烧室,导向叶片,涡旋叶片和涡旋轮四大领域,它的应用使发动机的性能得到很好的提升,也促进了我国航天技术的发展。

(二)电力行业

电力是当代社会生存发展必不可少的条件,它也是我国经济发展的基础行业,电力行业包括水电,核电,气电,煤电等领域,除了水电之外,其他电力领域都需要特定的高温合金材料作为支撑,其中耐热钢材料和高温合金材料是促进电力行业发展的必要技术。高温合金技术的应用,不仅带动了电力行业的发展,也为人们的生活提供了更多的便利。

结语

高温合金材料由于其制造环境的不同,所以有了其他材料没有的特有性能。它的耐热性能和较强性是优于其他材料的重要之处。高温合金技术也是我国现代行业发展必不可少的技术,尤其是在航天航空的机械设备方面,有很大的动力支持,它不仅可以运用到科技范围内,也被人们的日常工作所引用。笔者希望通过对高温合金技术的讨论,能对其他人有所帮助,。笔者也希望我国能大力支持高温合金技术的发展,使高温合金技术为我国做更多的贡献。

参考文献

[1]马幼平,崔春娟主编.金属凝固理论及应用技术.冶金工业出版社,2015.09.

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