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3、GH3039
什么是耐高温弹簧?
1,T631J1/T631用以耐热弹簧及经过热处理后具,耐高温弹簧的材料通常为CrV、CrSi、Incon,依据应用规定挑选合适的材料,先企小编给大家讲解耐高温弹簧。
是应用独特材料制做,适应高温环境的弹簧,3.耐高温弹簧400~650°材质选用GH4169,高温弹簧,耐高温不锈钢弹簧、耐高温压缩弹簧、耐高温拉伸弹簧、,2。
630不锈钢是沉淀、淬水、马氏体的不锈钢,和这个等级具备高强度、硬度和抗腐蚀等特性,经过热处理后,产品的机械性能更为完善,能够 达到高达1100-1300 mpa (160。
这个等级不可以用于高于300℃ (570F) 或非,它对大气及稀释酸或盐都具备良好的抗腐蚀能力,它的抗腐蚀 能力与304 和430 相同。
高温合金产业研究:产业升级叠加国产替代加速行业发展
高温合金材料最初主要应用于航空航天领域,由于其有优良的耐高 温、耐腐蚀等性能,逐渐被应用到电力、汽车、冶金、玻璃制造、原 子能等,从而大大的拓展了高温合金材料的应用领域,随着 高温合金材料的发展,新型高温合金材料的出现,高温合金的市场需 求处于逐步扩大和增长状态,当前。
全球每年高温合金需求约 28 万吨,被广泛应用于航空航天、 舰船、兵器、核电、超超临界,其中航空航天领域用量最大,占总需求量的 55%,其次是工业燃气轮 机(20%)和舰船(10%)等,将碳/碳复合材料应用于航 空发动机将产生以下几个效,提高发动机推重比/ 功重比。
2)提高热端部件工作温度,提高发动机热效率,3)减少冷空 气的使用,提高发动机效率,近年来,碳/碳复合材料已经逐步地应用 于航空发动机部件:美,并已经完成了地面超转试验。
美国 F100 航空发动机的喷嘴 和加力燃烧室喷管,此外,俄罗斯、德国、 法国也已经制造出碳/碳复合材料的涡,高温合金材料国产化率有望提升,目前我国高温合金生产企业数量有 限,生产能力与需求之间存在较大缺口,尤其是在燃气轮机等领域的 高温合金主要还依赖进口。
另外,我国高温合金生产水平与美国、俄 罗斯等国有着较大差,在高端产品供应上无法满足应用需求,21 世纪,发电设备和重要军事设备动力以燃气轮机及其联合循环为,未来舰船动力和坦克动力均采用燃气轮机将是趋势,燃气轮机产 业水平将成为一个国家产业先进程度的标志。
发达国家工业燃气轮机 与航空发动机的销售额比例为 ,目前我国发动机行业工业燃气轮 机的比例还很小,2.3.3 导弹,中国航空发动机集团有限公司四川燃气涡轮研究院、中国,在 2010 年第八届珠海航展上。
中国 航天科工集团第三研究院展示了 CTJ-1 和,宣传资料显示,CTJ-1 发动机,推力级别为 110daN,主要由 1 级离心压气机、折流环形燃烧室和 1 级,具有体积小、重量轻、结构紧凑、可靠性高的特点,已用于 C705 反舰导 弹。
CTJ-2 发动机,推力级别为 400daN,采用 3 级轴流压气机、直流环 形燃烧室和 1 级,结构简单、推重比大、抗进气畸变能力强,已在 C802 系列反舰导弹上成功应用,金属间化合物是指金属元素之间或金属元素与类金属元素。
通过共价键形成的化合物,具有优异的耐高温、抗氧化、耐磨损性能,与 陶瓷材料相比,虽然其耐温性不如陶瓷材料,但具有比陶瓷材料更加 优异的导热性能,金属间化合物种类很多,目前研究应用较多的有 Ti-Al 系、Ni-Al ,其中以 Ti-Al 系金属间化 合物的应用研究最为。
ODS 高温合金是采用独特的机械合金化(MA)工艺,使高温下超稳 定的超细氧化物弥散强化相均匀地分散于,而形成的一种 特殊高温合金,1.1 变形高温合金:需求量最大,应用广泛,涡轮盘用高温合金占发动机总质量的 5%到 20%,以单个航空发动机 重量 1500kg、涡轮盘用变形,涡轮盘重量为 150kg。
假设在生产制造过程中,变形高温合金材料利用率为 10%,则单台航空发动机用于制造涡轮盘的变形高温合金棒材需,高温合金返回料的应用亟待加强,高温合金精铸件的收率通常为 20%~30%。
某些形状复杂的零件甚至只有 10%,即 70%以上的高温合金 产品是以料头、浇道、冒口,统称为高温 合金返回料,根据再利用方式,镍基高温合金返回料分为 4 类:1)原 级使用返回。
经熔炼后和新料一样用于制备零件,2)搭配使用返回 料,以一定比例和新料混合熔炼合金,3)降级使用返回料,降低成分 或性能要求以制备低级别合金,4)通过湿法或火法冶金提取返回料中 有价金属元素,早在 20 世纪 90 年代,美国已经能将高温合金返回料 的 70%实现同级使用。
20%降级使用,剩余 10%用于提取有价金属元 素,我国的高温合金返回料降级使用率较高,造成了严重的资源浪费,鉴于镍基高温合金返回料的高回收价值及其含有的众多稀。
加 强其回收再利用对缓解我国镍资源短缺具有重要意义,航空发动机的成本主要由原材料成本、劳动力成本两部分,占比 分别为 40%-60%、25%-35%,航空发动机使用的原材料主要是高温合 金、钛合金等,其中高温合金价值占比约为 35%,高温合金占航空发 动机成本的 14%-21%,K418 合金是用量较大的铸造高温合金。
已广泛应用于制作航空、地 面和海上燃气轮机涡轮工作,航天弹用发 动机的整铸涡轮转子和导向器,以及柴油机和汽油机增压涡轮,K4169 合金由变形高温合金 GH4169 发展,具有含铌、铁量高的 显著特点。
在很宽的中低温度范围(-253~650℃)具有较高,涡轮盘在四大热端部件中所占质量最大,涡轮盘是航空发动机上的重要转动部件,工作温度一般轮缘为 550-750℃,轮心为 300℃左右,径向的热应力较大。
此外,盘件质量重达几十至上百千克,且带着叶 片旋转,要承受极大的离心力作用,在启动与停车过程中又构成周期 性的大应力低周疲劳,2.3.1 汽车涡轮增压器。
燃气轮机是继蒸汽轮机和内燃机之后的新一代动力装置,具有热效率 高、经济性好、机动性好、可靠性高、寿命,燃气轮 机可分为三类:1)微型燃气轮机,主要替代柴油机用于机车和坦克,2)轻型燃气轮机,功率在 1MW 以上、50MW 以下。
应用于循环发电、 石油和天然气的管道运输,钢厂的焦炉废气再次燃烧,以及舰船等,欧美舰艇燃气轮机装配率在 50%以上,3)重型燃气轮机,功率在 50MW 以上,主要用于大型舰船和区域发电。
燃气轮机的结构与航空发动机相近,其涡轮盘、涡轮叶片、涡轮机匣 等需要高温合金来制造,国内增压器涡轮毛坯主要是以精密铸造为主的镍基高温合,我国广 泛使用的涡轮材料是自行研制的 K213、K,铸造高温合金由于其具有足够的热强度、热稳定性、良好,(5)加力燃烧室:变形高温合金为主,向金属间化合物等新材料演变,2.2 燃气轮机:国产化任重道远。
未来对高温合金需求有望快速提升,涡轮叶片是涡轮发动机中工作条件最恶劣也是最关键的部,在承受 高温的同时要承受很大的离心应力、振动应力、,涡轮导向 叶片用来调整燃烧室出来的燃气流向,是涡轮发动机上承受温度最 高、热冲击最大的零部件,涡轮叶片和导向叶片一般采用定向晶、单 晶高温合金,相比于民用航空发动机,军用航空发动机涡轮级数更少。
例如 PW 公 司提供给 F-22 战机的 F11,仅有 1 级高压涡轮和 1 级低压涡 轮,以每级各需要 100 片涡轮叶片和导向叶片估算,单台航空发动机 所需涡轮叶片和导向叶片共约 400,叶片材料方面,燃气轮机叶片的工作环境在某些方面较航空发动机叶 片,燃气含硫、钠等杂质。
造成热腐蚀,对高温合金部件破 坏作用大,燃机叶片寿命通常达几万乃至几十万小时,承受基本载荷 的时间长,重型燃气轮机叶片尺寸大、质量大,因此,燃气轮机用高 温合金需要具有更好的耐热腐蚀性能、长。
2003 年至 2013 年,通过三次打捆招标以及后续招标,东方、哈尔滨、南京、上海等 动力设备制造企业分别引,进行本地化制造,经过国产化四个阶段和合资热部 件企业,完成重型燃机的整机生产,在航改型燃气轮机方面。
我国目前形成批量生产的只有 1993 年从乌 克兰,1998 年开始以 QC280 型号进行 国产化,在 2003 年装备 052B“武汉”驱逐舰试用,目前 QC280 已交 付 70 多台,返厂修理周期为 5000h,而欧美同功率级别的燃气轮机返 厂维修周期达到 25。
两者差距较大,该型燃气轮机的稳定性也远 不如欧美的产品,(报告来源:未来智库),在使用过程中发现问题后调整成分研制而成的合金,如 DZ4 合金。
是 在 DZ3 用于薄壁叶片在铸造过程中暴露出较严,根据合 金化原理和凝固理论,综合考虑合金强度、可铸性、组织稳定性、抗 腐蚀性等,重新研制的合金,DZ22、DZ002、DZ125、DZ17G 等合,其中 DZ22 合金 化学成分和力学性能水平与美国。
该合金已经投入批量生产,1.4 其他高温材料,目前我国燃气轮机整体水平与国际先进水平相差很大,尚未形成严格 意义上的燃气轮机产业,远未具备先进燃气轮机自主开发和制造的能 力。
总体水平落后 20~30 年,在重型燃气轮机方面,与国外相比,我国主要差距是没有掌握核心设 计技术、热端部件制造,从核心技术自主研发综 合能力角度看。
全行业整体大大落后于国际先进水平,涡轮发动机可用于先进巡航、反舰和空地导弹上,一般具有低成本、小 尺寸、短寿命的特点,以涡轮喷气和涡轮风扇作为主发动机的导弹具有 明显优,相比固体火箭发动机,可显著提升导弹射程,美国、法国、 俄罗斯、乌克兰、以色列、土耳其、日本。
相继推出了多种型号并投入使用,高温合金材料属于航空航天材料中的重要成员,是制造航空航天发动 机的重要材料,发动机的性能水平在很大程度上取决于高温合金材料 的,高温合金是制造航空航天发动机热端部件的关键材料,在先进的航空发动机中,高温合金用量占发动机总重量的 40%~60%。
高温合金主要用于航空发动机四大热端部件:燃烧室、导,此外,还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部 件,(报告来源:未来智库),航空航天放量与制造业转型升级推动高温合金需求较快增,综合第 二章的分析。
仅考虑国内航空发动机、燃气轮机、冶金化工、汽车涡轮,我国对高温合金的年需求量就已超过 3 万吨,随着“十 四五”我国航空发动机等军品不断放量、燃气,国内高温合金需求量有望保持较快增长,国内高温合金材料利用率亟待提升,国外薄壁类环件零件用毛坯的成形 采用精密轧制加胀形。
锻件形状与零件非常接近,材料利用率很高,而国内环件零件用毛坯大部分采用矩形截面的轧环,材料利用率很低,特别是机匣类零件材料利用率不足 10%。
目前虽有部分锻件已采用异形 截面的轧环,但无论从形状相近程度还是余量上均与国外存在着很大的,国外已经采用环件轧制方法来生产薄壁环件,环件精确辗轧技术 具有精化程度高、整体成形等优点,如美国 IN718 合金高筒薄壁环材料 利用率达 ,高温合金材料利用率的提升将有助于缓解国内高 温合金。
粉末高温合金是一种新型高温合金,一般是将高合金化、难变形的高 温合金用各种方法制成,然后采用热等静压或热挤压等方法进一 步制成坯料,最后制成涡轮盘等零件的工艺,粉末高温合金消除了偏 析,改善了热加工性,提高了高温合金的组织均匀性等指标,目前。
粉末高温合金已成为高性能航空发动机涡轮盘的首选材料,我国粉末高温合金的研究起步于 20 世纪 70 年,在后续的发展 过程中,根据国家型号需求,陆续开展了 FGH95 合金、FGH96 合金、 。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议,如需使用相关信息,请参阅报告原文,),2.3.4 石化冶金。
高温合金是指以铁、镍、钴为基,能在 600℃以上的高温及一定应力 作用下长期工作,其具有优异的高温强度、良好的抗 氧化和抗热腐蚀性能,又被 称为“超合金”,高温合金按基体元素主要可分为铁基高温合金、镍基高温,镍基高温合金的应用范围较广,需求量约占高温合金的 80%,高温合金按制备工艺可分为变形高温合金、铸造高温合金。
其中,变形高温合金约占高温合金总需求的 70%,铸造高 温合金约占 20%,粉末高温合金约占 10%,(3)涡轮盘与高压压气机盘:变形高温合金、粉末高温,对于涡轮盘,重型燃气轮机涡轮盘尺寸远大于航空发动机涡轮盘,对 于材料成型性能和耐高温性能的匹配要求更高。
例如,采用 GH4698 等仅能制造直径达 1200mm,重量不超过 2t 的轮盘锻件,而采用 GH2674 和 In706 合金虽然可以,但缺点是使用温度低、长期稳定性差,因此。
燃气轮机用 高温合金与航空发动机用高温合金材料各自,也有交叉之处,连续纤维增强陶瓷基复合材料,这种材料通过陶瓷或碳纤维增强,能 够使裂纹在基体开裂过程中发生偏转。
或者通过纤维拔出、断裂等方 式来消耗形变能,从而提高材料的塑韧性,目前处于研发或应用的连 续纤维增强陶瓷基复合材料主,碳/碳复合材料是一种新型的高温材料,在高温下具有优良的力学性 能,特别是其力学性能随温度升高而升高。
我国也研制成功一系列单晶高温合金,并获得实际应用,其中,北京 航空材料研究院于 20 世纪 80 年代研制,该合金具有国外第一代单晶高温合金的性 能水平,随后。
钢铁研究总院研制的 DD402 单晶叶片在某航空发,中国科学院金属研究所研制了我国第一个 抗腐蚀单晶高,用作舰艇发动机涡轮叶片材料,钢铁研究 总院研制的 DD407 单晶叶片通过了某,2.3 其他领域。
核工业使用的高温合金可以分为堆内使用和堆外使用两类,堆内使用 材料需考虑其辐照性能,结构材料多采用耐辐照性能更好的锆合金,包括燃料元件包壳材料、燃料棒定位格架条带等,格架条带弹簧虽采 用镍基高温合金但整体用量不大。
堆外蒸发器“U”形管材料为镍基高温合金 GH690,1400MW 功率的 CAP1400 机组蒸发器“,2.1.2 航空发动机对高温合金材料的需求估算,仅考虑乙烯裂解炉管需求,“十四五”对高温合金需求预计在 4.41 万 吨,“十三五”期间,中国乙烯产能从 2200 万吨/年增加 60%至 ,2020 年。
恒力石化、宝来石化、中化泉州等大乙烯项目先 后投产,中国乙烯产能大幅提高,总产能较 2019 年增长 21%,“十四 五”期间,国内新增乙烯产能约高达 3832 万吨/年,新建产能较“十 三五”高出 191%,一般一台 10 万吨产能的乙烯裂解炉中裂解炉管为 。
据此估算,“十四五”新建乙烯产能所需裂解炉管为 22992 ,根据乙烯生产设备的运行周期,每 5-6 年左右需进行一次大修,预计“十四五”期间,共有 21108 吨存量乙烯设备存在备件需求。
合 计达 44100 吨,北京航空材料研究院研制的铸造高温合金约占全国铸造高,成为我国铸造高温合金系列的主体部分,其中 K401 合 金是在 1958 年由张祖谦等,用于当时 的 WP6 发动机制作涡轮导向叶片,开创了我国研究铸造高温合金的 历史,其他铸造高温合金研制单位还包括钢铁研究总院、中科院,2.1 航空发动机:高温合金最主要的需求。
国内最为常用的变形高温合金 牌号包括 GH4169,GH4169 对应于美国著名的 IN718 合金,该合金具有较好的高温力学 性能、良好的热工艺和焊接,目前在航空发动机涡轮盘、叶片、 石油管道、核工业结,年产量占据整个变形 高温合金总产量的 45%以上,其中美国 GE 公司所有发动机产品的关 键旋转类零,(报告来源:未来智库)。
铸造高温合金是合金原材料经过精炼后形成成分精确的母,然后 再通过真空重熔浇铸成型的一种高温合金,相对变形高温合金,使用 温度和强度更高,合金化程度也更高。
用量少而精,主要用于制备形 状比较复杂的产品,铸造高温合金按照凝固结晶组织不同,还可以分为等轴晶铸造高温合 金、定向凝固柱晶高温合,其使用性能和制备难度 依次提高,FGH95 的最高使用温度为 650℃,主要用于制备发动机的涡轮盘挡板 以及直升机用涡轮盘。
FGH95 是我国第一个获 得应用的粉末高温合金,FGH96 的强度比 FGH95 合金略低,但裂纹 扩展速率更低,使用温度为 750℃,是制备先进发动机涡轮盘等热端 部件的关键材料,FGH97 合金具有高持久强度、高蠕变抗力、低裂纹,使用温度为 750℃。
是制备先进发动机涡轮盘、轴、 环类件等热端部件的关,(4)涡轮机匣、环件等结构件:变形和铸造高温合金并,加力燃烧室是航空发动机的重要部件,能大幅增加发动机推力,涡喷 发动机采用加力燃烧室,推力增大比可达 40%~50%。
涡扇发动机采 用加力燃烧室,推力增大比可达 60%~70%甚至更高,采用加力燃烧 室能大幅增大发动机的单位迎面推力和推,全面改善飞机的机动 性并扩大飞行包线,提高歼击机的制空能力,因此,加力燃烧室在军 用飞机的发展中占有重要地位。
1.2 铸造高温合金:合金化程度更高,用量少而精,用作涡轮盘的高温合金为屈服强度很高、细晶粒的变形高,涡轮盘常用变形高温合金包括 GH4133A、GH4,随着镍基高温合金成分日趋复杂、零件尺寸不断增大,传统的高合金 化镍基高温合金涡轮盘材料合金中偏析严。
组织不均匀,热工艺性 能恶化,常规铸造和变形工艺都无法满足新型发动机对盘件的需要,利用粉末冶金技术生产高温合金,可以使合金晶粒细小、偏析轻、成 分均匀、性能大幅提,2020 年。
国内汽车产量达 2522.5 万辆,根据每万辆汽车涡轮增压器 高温合金用量约为 3.5,2020 年汽车领域的高温合金用量达到 8829 ,精选报告来源:【未来智库】,未来智库 - 官方网站。
燃烧室是发动机各部件中温度最高的区域,燃烧室内燃气温度可高达 1500-2000℃,作为燃烧室壁的高温合金材料需承受800-900℃的,局部甚至高达 1100℃以上,除需承受高温外,燃烧室材料还应能承受 周期性点火启动导致的急剧热疲,用于制造燃 烧室的主要材料有高温合金、不锈钢和结构。
其中用量最大、最为 关键的是变形高温合金,2.1.1 航空发动机热端部件对高温合金的需求各不,(报告出品方/作者:方正证券,鲍学博),1.3 粉末高温合金:主要用于高压涡轮盘等,继高温合金在民用工业的一些领域。
如柴油机增压涡轮、烟气轮机叶 片和盘、冶金轧钢加热,近年来,高温合金应用面不断扩大,特别是耐高温耐腐蚀合金在石油 化工、玻璃和玻纤以及,高温合金主要应用于石化、冶金、玻璃、热处理等行业所,其使用温度可达 1000℃以上,ODS 高温合金使用温度在 1000~1350℃,可用于制造 航空航天发动机关键部件。
也可用于制造火力发电系统、煤转化系统 (煤气化炉),由于 ODS 高温合金 具有良好的高温性能,已成为制作先进航空发动机的一种重要材料,固溶强化型 ODS 合金可以用于燃烧室、加力燃烧室,其中有些还可用做导向叶片,沉淀强化型 ODS 合金可用做涡轮 叶片和导向叶片,用做低应力部件时。
ODS 合金可工作在 1300℃以 上,用做高应力部件时,最高工作温度可达 1200℃,定向凝固高温合金是通过定向凝固技术制备出晶界平行于,定向凝 固工艺始于 20 世纪 60 年代中期。
美国 P&W 公司发明了这一工艺并 用于生产镍基合,可提高叶片工作温度约 50℃,我国定向凝固柱晶高温合金的研制始于 20 世纪 7,目前已研制和生产了多种定向凝固柱晶合金,并在多种型号的发动机上使用,2.3.2 核工业,(2)涡轮叶片和导向叶片:定向晶、单晶铸造高温合金,国内从事燃气轮机研制生产的单位主要包括:东方汽轮机。
根据航发集团“三轻一重”燃气轮机产品发展规划,用于常规分布式 发电的 7MW 级 QD70 轻型,15MW 级 QD185 燃气轮机预计在 2025,船 用型完成研制,可用于整体煤气化联合循环发电(IGCC)电站的 1,用于管道增压/发电用的 30MW 级 QJ/QD2。
涡轮增压器技术在汽车工业中的广泛应用已成为提高发动,涡轮增压器能够增加空气 密度,增加气缸内的进气量,提高发动机热效率,从而提高发动机的 输出效率,汽车涡轮增压器的工作温度约 600℃。
是高温合金的应用 领域之一,国外涡轮增压技术已趋于成熟,在军事、农业、民用等领域取得了极 大进步,国外用于增压涡轮的材料主要包括 Inconel71,涡轮机匣是航空发动机的承力构件,具有传递相邻部件负荷、构成燃 气通道和固定导向叶片,用作机匣的主要有变形高温合金 GH738、GH41,特别是随着高温合金成分日趋复杂、零件尺 寸不断增大。
粉末冶金高温合金显示出更大的优越性,是先进航空发 动机高压涡轮盘等关键热端部件的优选材,普惠公司于 1972 年将 IN100 粉末高温合,装备在 F-15 和 F-16 战斗机上,从此 粉末高温合金进入了实际应用阶段。
粉末涡轮盘的使用是先进航空发 动机的重要标志,航空发动机的压气机机匣、涡轮机匣、结合环、安装边、,按 价值计算,航空发动机环形锻件约占航空发动机价值的 6%,涡轮后机匣、预旋喷嘴、发动机燃烧室浮动壁瓦块、前置,目前,大型复杂薄壁高温合金精密铸件已成功应用于 CFM5。
根据国家能源局信息,“十四五”期间,我国将建成华龙一号、国和 一号、高温气冷堆示范工程,积极有序推进沿海三代核电建设,核电运行装机容量达到 7000 万千瓦,根据中国核能行业协会数据,截至 2021 年 9 月 30 日,我国运行核电机组 52 台(不含中国台湾地区)。
装机容量为 53486MW,据此推算,“十四五”期间核电站新增装机容 量需求 16514,按每台 1400MW 机组需 130 吨“U”形管,共需“U”形管约 1533 吨,随着我国军机数量不断增长以及航空发动机国产化率不断。
我们 预计,军用航空发动机对高温合金的需求将保持快速增长,未来我国 商用航空发动机成熟后,将对高温合金需求带来进一步的增长,2020 年,航发动力的航空发动机业务营业收入为 261.63 ,毛利 率为 14.81%。
则其航空发动机成本为 222.88 亿元,假设高温合金占 营业成本的 18%,则航发动力对高温合金的需求为 40.12 亿元,按照 高温合金 20 万/吨的价格计算,我们估算,2020 年航发动力对高温合 金原材料的需求量为 ,定 向空心无余量复杂型腔的涡轮叶片已在先进航空发动。
按原有普通铸造合金成分,与定向凝固技术相结合而发展的合金,例 如 DZ3、DZ5 等,分别是在普通铸造高温合金 K403 和 K405 ,采用定向凝固技术研制而成的定向凝固镍基铸造高温合金。
DZ3 合金与普通铸造合金 K403 比,750~850℃的拉伸塑性提高 2~3 倍,持 久强度提高 60~130MPa,热疲劳寿命提高近 100 倍,加力燃烧室尤其是喷管部分占发动机总重量的大约 1/,作为加力燃 烧室机匣和筒体的主要材料为镍基高温合金,以变形高温合金为主。
未来有望向更低密度的金属间化合物Ti3Al、Ni3,DZ125 合金是仿美国第一代定向凝固高温合金 D,是当前性 能水平最高的定向凝固高温合金之一,合金具有良好中、高温综合性 能、优异的热疲劳性能,DZ6 合金是我国新研制的第二代定向凝固高温合金。
其拉伸性能、持久 性能达国外第一代单晶和第二代定向,合金有良好铸造性 能,可用于制造不同尺寸的定向空心涡轮叶片,等轴晶铸造高温合金指用传统的熔模铸造方法制备铸件的,其晶粒组织为等轴晶。
具有制造成本低、中低温力学性能优异等优 点,被广泛应用于航空、航天等领域,可在-235~1050℃使用,常 用于制作航空发动机扩压器和机匣等大型复杂结构件,结构复 杂化、尺寸精确化和薄壁轻量化是其发展趋势,另外。
采用合金设计法与试验研究相结合研制的相当于国外第二,也取得了可喜进展,已被选用作为先进航空发动机的高压涡轮叶片材料,21 世纪初,北京航空材料研究院研制了第三代单晶高温合金 DD9,DD9 合金的力学性能与国外第三代单晶高温合金 C。
并开始探索第四代单晶高温合金,石化冶金行业用高温合金一般价格较低,毛利率也相对较低,钢研高 纳控股子公司新力通 2016 年所销售裂解,整体毛利率为 35.42%,图南股份为化工领域提供的 GH2132 棒材类等变。
低于其变形高温合金综合单价 14.26 万/吨,毛利率为 12.05%,低于公 司变形高温合金整体 24.41%的毛利率,变形高温合金的热加工塑性较好,可以在锻轧机械的外力作用下塑性 变形为特定形状和尺,在固溶、时效状态下的高温强 度优异,其需求量约占高温合金的 70%。
在航空、航天、核工程、能 源动力、交通运输、石油化,不同的变形高温合金牌号对应的化学成分存在差异,针对航空航天、 舰船、能源电力、燃气轮机、石油石化,其所侧重的使用 性能也不同,主要的性能要求有高温热稳定性能、抗疲劳蠕变性能、 ,单晶高温合金是采用定向凝固和选晶(籽晶)技术制造的,柱晶和单晶高温合金的生产难度大,但可有 效提升发动机叶片的服役性能。
单晶叶片配合有效的防护涂层,可使 航空发动机推重比达到 10,目前先进发动机涡轮叶片均采用单晶高温 合金,针对国内发动机需求,国内开展了第三代粉末高温合金的研制工作。
研制的合金包括钢铁研究总院的 FGH98 合金、北,与美国相比,国内第三代粉末高温合金研制工作尚属于起步阶段,(1)燃烧室:以变形高温合金为主。
GH3039
通过铣削实验对高温合金GH3039进行了分析探讨,得到了GH3039铣削力随切削参数变化的规律,建立了铣削力的经验公式,并进行了实验验证,实验结果为进一步研究GH3039刀具磨损、切屑形态,1.2实验设备及参数。
单因素铣削力测量实验结果,如图2所示,根据铣削力曲线可以看出,在铣削过程中Fx与Fy远大于Fz,其中速度对Fx影响最大。
x向铣削力随速度的增加而减小,这是因为随着切削速度的提高,材料的热软化等因素造成的,对铣削力特征分析可知,Fy主要反映工件的回弹,随着切削速度的提高,后刀面对已加工表面的挤压程度随之增加,故在一定程度上会导致Fy的增加(图2a)。
随着每齿进给量的增加,铣削力均呈增加的趋势(图2b),因为进给量增大,切削厚度增大,所以切削面积增大,力量也随之增大,随着侧吃刀量的增加,刀具和工件接触的圆弧长度增加。
使刀具的铣削面积增大,从而刀具和工件间的摩擦力增大(图2c),实验机床为奥地利MC120-60型数控立式加工中心,主轴功率22.5kW,转速为50~12000r/min,刀具采用直径为8mm的SANDVIK整体硬质合金立。
刀齿数为3,测试系统采用型号为9257B的三向KISTLER测,如图1所示,其中,Fx、Fy、Fz分别为轴向力、径向力和切向力,3、结束语。
铣削力经验模型为:,GH3039是一种多元合金,其主要化学成分如表1所示,GH3039高温合金切削性能较差,为保证表面加工质量,降低加工成本。
对其切削加工过程进行分析研究,试样尺寸为75mm×38mm×34mm,目前,国内外学者对GH4169(Inenel718)、K,然而针对GH3039的铣削加工依然缺乏系统的研究工,在实际生产时需借鉴其他类型高温合金材料的生产经验,限制了实际的加工效率及加工精度,增加了加工成本。
为了保证生产的正常进行,对其加工性能进行研究就具有非常重要的意义,1、切削实验,在研究GH3039高温合金铣削性能时,铣削方式为顺铣,实验选取高于常规值的切削参数,铣削方案为:一是针对切削参数(vc。
fz,ae)的单因素实验,分析切削参数对铣削力的影响,切削速度vc取30、40、50、60、70、80m,每齿进给量fz取0.02、0.04、0.06、0.,侧吃刀量ae取0.6、0.7、0.8、0.9、1.。
二是4因素4水平正交实验,如表2所示,其中,ap为背吃刀量,1.1实验材料与刀具,GH3039是我国1958年为配合航空发动机的生产,通常用作燃烧室中的火焰筒材料。
GH3039具有优异的综合性能,但切削加工性差,主要表现在切削力大、加工硬化现象明显、刀具磨损快等,2、分析,其中。
Kx、Ky、Kz为修正系数,根据表2,采用多元线性回归分析的方法,建立GH3039材料铣削力经验公式,应用多元线性回归法进行拟合,可得出指数形式铣削力公式:。
高温合金是指以铁、镍、钴为基,能在600℃以上高温抗氧化或抗腐蚀,并能在一定应力作用下长期工作的一类金属材料,其主要特点是含有较多的高熔点、高激活能量合金元素,并具有优良的热强度、热稳定及热疲劳性能,高温合金广泛应用于航空、航天、舰船、动力及石油化工。
是火箭发动机和航空喷气发动机中的关键材料,2.2建立铣削力经验公式,硬质合金刀具具有良好的韧性和导热性,已广泛应用于高温合金的切削加工,该种材料刀具在切削高温合金材料时切削速度一般为10,当速度超过30m/min时,切削区温度升高,容易导致材料软化和刀刃变形。
使刀具失效,2.1切削参数对铣削力的影响,1.3实验方案,为验证公式(1)的准确性,选取4组数据进行校验,结果如表3所示,经计算。
Fx和Fy的平均相对误差分别为9.76%和9.83,两者均小于10%,说明理论公式预测值同实验测量值符合的较好,因此,x、y方向铣削力经验公式在当前的加工条件下是适用的,Fz平均相对误差δz为80.02%,远远大于10%,因此。
z向铣削力经验公式不适合当前的加工条件,因z向铣削力比x、y向铣削力小很多,在实际加工中可将其忽略,0、引言。
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