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      K403鎳基高溫合金材料介紹

      來源:??????2021-10-9 9:49:17??????點擊:

            K403 合金是一種鑄造鎳基高溫合金。該合金具有較高的高溫強度,廣泛用于鑄造渦噴、渦漿、渦軸和渦扇等系列發動機的導向葉片和工作葉片。γ’相是鎳基合金的主要強化相,影響合金的高溫性能。K403 合金中有較高含量的 γ’相形成元素 Al,Ti 等,因而合金組織中 γ’相的體積分數較高。
            K403 合金廣泛用作 900 ℃ 以下渦輪工作葉片和1000 ℃以下導向葉片,曾先后用于16 種國產發動機作為葉片材料,是我國目前應用最為廣泛的一種鑄造高溫合金。

           與鐵基和鈷基高溫合金相比,鎳基高溫合金的工作溫度高,有害相少,組織穩定而且抗氧化和抗熱腐飩能力大,能在高于其它兩種合金150~250℃左右的溫度下工作,被稱之為“發動機的心臟",目前鎳基合金在先進發動機上已占了總重量的一半,飛機上的渦輪葉片、燃燒室其至渦輪盤的壓氣機葉片也開始使用鎳基合金。鎳基合金的諸多優點與純鎳本身的優點是分不開的。首先作為面心立方結構的鎳,組織穩定,沒有同素異構的轉變,其次具有很高的化學穩定性,不易氧化,此外雖然純鎳的力學性能不高,但塑性很好在低溫下塑性基本上不發生變化,尤為重要的是它具有很好的合金化能力,添加其它元素基本上不會出現有害相,這就為改變鎳的各種化學性能和力學性能提供了潛在的可行性。鎳基高溫合金一般分為鎳基單晶高溫合金、多晶高溫合金和定向凝固高溫合金。鎳基單晶高溫合金是少數發達國家采用單晶技術研究的新型材料,它的特點是無晶界,無高溫晶界弱化和縱向晶界裂紋等缺陷存在,其合金化無需加入晶界強化元素,成分簡單,大大提高了合金初熔溫度,具有優良的高溫性能,單晶高溫合金由均勻分布在基體中的立方顆粒γ’(體積分數為65%)的沉淀強化相和γ基體相組成,與鑄造與定向凝固高溫合金相比,具有更高的機械性能,熱疲勞性能以及抗氧化和抗蠕變性能,是制造航空發動機和燃氣輪機葉片不可或缺的材料。

           K403合金固溶處理
           (1) 合金經過1140、1180 ℃不完全固溶處理后,組織為大小2種尺寸的 γ’相;經過 1210℃完全固溶處理后空冷,均勻析出 0.2 μm的 γ’相。隨著固溶溫度的升高,一次 γ’相逐漸減少,枝晶組織變得不明顯。

           (2) 經過 1190 ℃,4h 固溶處理后的合金,在900,940 ℃時效16h后,γ’相粒子尺寸變化不大,但排布更加均勻;在 980 ℃時效 16h 后,γ’相粒子尺寸變大到 0.3~0.6 μm,形態由方形變為不規則,近圓形。時效后,合金的抗拉性能和硬度都得到提高。

          (3) 合金在 940℃時效后,獲得了相對最大的抗拉強度和室溫硬度。推薦K403合金較佳的熱處理工藝為 1190 ℃, 4h,AC+ 940 ℃, 16h,AC。

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