超高温合金0.pptx

超高温合金概述超高温合金发展历程：通常按生产工艺分为变形超高温合金、粉末冶金超高温合金和铸造超高温合金，而铸造超高温合金又经历了定向凝固超级合金、定向结晶合金、单晶合金、共晶合金和弥散强化超级合金等。为使材料承受较高温度和具有较高强度，合金中往往加入数种甚至十几种合金元素，这些元素包括Ai、Ti、Co、Mo、W、Nb、Ta、Hf、Re、V、Mn、Si、C、B、Zr、稀土等，用于强化基体相和析出相。加入的固溶强化的难熔金属和铝、钛总量越多，使合金变性更加困难。粉末冶金超高温合金，由于采用快速凝固雾化法先制成高温合金粉末，再制成块体材料因此可生产高合金化，成分和组织均匀的新型高温合金。但由于涡轮盘之类的大型部件，需要大型锻压设备，故多采用铸造超高温合金，因为铸造超高温合金基本上可不需要变形加工。超高温合金特点研究内容Ni基超高温合金应用与航空发动机核工业燃气轮涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘和机匣、燃烧室、加力燃烧时及尾喷口等部件[3]。Nb-Si基超高温合金众所周知,作为高温下使用的结构材料,除具有良好的室温和高温力学性能以外,还必须具备良好的抗氧化性能。然而,Nb-Si系超高温结构材料氧化过程中生成的氧化膜不致密,存在严重的内氧化现象,氧化膜易剥落,抗氧化性能差。对于未来的工程应用,高温抗氧化性能仍然是Nb-Si系超高温结构材料走向实用化的一大障碍。为了使其在高温条件下应用，必须改善其高温抗氧化性能。到目前为止，人们研究过的能有效提高铌硅化物基超高温合金抗氧化性能的途径有两种：一种是合金化，另一种是表面涂层技术。由于可提高抗氧化性能的合金化元素在其含量过高后会降低合金的力学性能，因此合金化有其局限性。表面涂层技术被认为是兼顾铌硅化物基超高温合金力学性能和高温抗氧化性能的切实有效途径，因而受到越来越多的关注。国内外已有的研究表明[5]：在合金表面制备含有稀土或其氧化物的涂层，可以改善涂层的致密性及其与基体的结合力，显著降低合金的氧化速率，提高氧化膜的抗剥落能力，从而改善合金的抗高温氧化性能。铌基合金高温防护涂层的研究始于2O世纪5O年代，到目前为止开发出涂层的概率寿命是：在11OO～1200℃下为几百小时，在1500～1600V下为几十分钟。从目前的研究来看，铌基合金高温防护涂层主要分为以下5个体系：耐热合金涂层、贵金属涂层、陶瓷涂层、铝化物涂层及硅化物涂层[1]。应用温合Ti-Nb-Si基超高金制备方法从商业角度来看，熔模铸造Nb-Si基合金近净成形部件具有巨大的潜力，因为这接近于目前的复杂叶片生产实践。然而，用于Nb-Si基合金叶片的熔模铸造技术还没有得到充分发展。另外，熔融Nb-Si基合金的活性限制了陶瓷基模壳系统的应用[9]由于定向凝固可获得综合性能较好的组织，具有近终成形及效率高等特点，是制备Nb-Si基合金材料的首选方法。以前的研究主要是采用水冷铜坩埚的Czochralski法来实现定向凝固，但由于温度梯度较低，所制备材料的组织粗大，定向效果差。近年来本课题组对该材料的无坩埚电子束区熔定向凝固进行了研究，但由于熔体的过热度低(据估计不会超过100℃)，定向效果也不是很好。为了获得更好的定向组织，一些人自行设计了超高温度梯度定向凝固设备，并拟在该设备上采用有坩埚的整体定向凝固技术以制备超高温合金的定向凝固样件，为将来制备也平等具有复杂形状的部件进行前期准备和工艺探索[9]。应用前景图1-1神舟七号飞船推进器图1-2航空发动机发展趋势展望民航机用量迅速增长，超高温合金的市场好。发展竞争力更强的超高温合金发展方向是高性能化、多功能化、和低成本化。积极培育新的超高温合金市场[10]。6郭金明,郭喜平,宋曙光.Nb-Ti-Si基多元合金在1250℃下的氧化行为[J].金属学报-2008,44(5):574-578.7XIANGZD,DATTAPK.Depositionofsiliconmodifiedalumin-idecoatingsonnickelbasesuperalloysbypackcementationprocess[J].MaterialsScienceandTechnology,2003,19(7):935-942.8XIANGZD,ROSESR,BURNELL-GRAYJS，etal.Co-depo-sitionofaluminideandsilicidecoatingsonγ-TiAlbypackcemen-tationprocess[J].JournalofMaterialsScience,2003,38(1):19-28.10MITRAR.Microstructureandmechanicalbehaviorofreactionhot-pressedtitaniumsilicideandtitaniumsil