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在650°C以下具有高的屈服强度和持久、蠕变强度并且具有较好的加工塑性和满意的焊接性能。
用途举例:在650°C以下长期工作的航空发动机高温承力部件,如涡轮盘等。
通过时效处理,从过饱和固溶体中析出第二相(γ’、γ“、碳化物等),以强化合金。γ‘相与基体相同,均为面心立方结构,点阵常数与基体相近,并与晶体共格,因此γ相在基体中能呈细小颗粒状均匀析出,阻碍位错运动,而产生显著的强化作用。γ’相是A3B型金属间化合物,A代表镍、钴,B代表铝、钛、铌、钽、钒、钨,而铬、钼、铁既可为A又可为B。镍基合金中典型的γ‘相为Ni3(Al,Ti)。γ’相的强化效应可通过以下途径得到加强:
①增加γ‘相的数量;
②使γ’相与基体有适宜的错配度,以获得共格畸变的强化效应;
③加入铌、钽等元素增大γ’相的反相畴界能,以提高其抵抗位错切割的能
高温合金
高温合金
力;
④加入钴、钨、钼等元素提高γ‘相的强度。γ“相为体心四方结构,其组成为Ni3Nb。因γ“相与基体的错配度较大,能引起较大程度的共格畸变,使合金获得很高的屈服强度。但超过700℃,强化效应便明显降低。钴基高温合金一般不含γ相,而用碳化物强化
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目前大部分航空发动机都是属于燃气涡轮型,民用客机的发动机突出的安全性和可靠性,而军用发动机在这个基础上还追求更大的推力,以及开加力时的最大推力。由此可见,航空发动机领域中最强者必然是军用航发,而军用发动机算是人类科技的巅峰之作。具备研发、制造和生产航空发动机的国家一般都不轻易出口自己的技术,只出口发动机成品,有的甚至连维护都需要送回原产国。
复制拆解难
航空发动机难以制造的特点首先体现在复制拆解难,一款汽车、航空器的外形可以通过反向测绘进行复制,汽车就不用说了,复制起来更是信手拈来。航空器外形复制也是有的,比如图-160和B-1B轰炸机,但发动机的复制如果没有图纸介入,那根本是不可能的。比如目前波音737客机上使用的主流发动机CFM-56系列发动机,从1974年首次运转到今天,一共生产了超过2万台,波音、空壳主打的单通道客机几乎都用了。
拆解CFM-56时就会发现,发动机叶片上指甲盖大小的地方覆盖着许多小气孔,如果没有图纸定位,完全没法对其进行复制。一旦气孔打的位置不对,会直接影响叶片散热,那么复制品的整体性能就下降了。GE公司凭借CFM-56的技术基础,研制了覆盖各种机型使用的发动机,与普惠展开直接竞争。
材料制造难
航空发动机其实也很简单,以经典的CFM-56发动机为例,包括低压压气机、九级高压压气机、一级高压涡轮和四级低压涡轮,中间还有一个环形燃烧室。但是就是这些结构,工作的温度、压力环境不一样,就说明其使用的材料是不同的。以涡轮叶片为例,工作环境上千摄氏度,一分钟数万转,使用多种金属混合制造,而且比例也各不相同。
因为在靠近燃烧室的叶片承受的温度较高,材料也用得耐高温,稀有金属元素的比例就不一样。如果全部使用统一耐高温材料,那么单价就高了,经济性就差,对于商业化运营的民用客机发动机最好是又便宜又好用。
同理,除了涡轮叶片之外,发动机各个部件所用的材料也是不一样的,波音737使用的CFM-56发动机涡轮为高温合金打造,其他部分有的使用了复合材料。目前比较流行的是树脂基复合材料,普惠的F-119外涵道机匣就用这个材料,可耐400摄氏度温度,而成本也可以得到控制。
加工精度高
如果有了先进的材料和图纸,也不代表能够制造出一台优秀的航空发动机,因为加工工艺是最后的拦路虎。一台CFM-56发动机航空发动机的风扇直径仅为1.55米,长度为2.5米,如此小的空间内要产生86千牛的推力,可想而知其加工工艺有多么复杂。
从小的方面看,以目前主流单晶涡轮叶片为例,精铸工艺要求是0.1毫米的误差,这样才能保证每个叶片都可以正常工作。要让各种合金材料放在一起加工,就需要掌握高温合金的加工技巧和焊接工艺。同时,发动机转子、叶片在工作时处于高速运转,工艺不到家就意味着发动机磨损很快,寿命不长,直接影响经济性。
工艺的高要求同时也促进航空发动机运行的效率,还是以叶片为例,GE公司搞了一种无缝对接式叶片,在发动机叶片外端有一个特殊材料制成的软体,在叶片工作时可与外环结构无缝对接,提高发动机的工作效率。这样的软质材料对加工工艺的要求是非常高的,不仅要保持稳定性,还要经济、不用太多的保养。不然提高发动机效率的同时,也加重了地勤的负担,在经济帐上表现不够明显。
综上,从逆向测绘、材料和加工工艺角度看,航空发动机应该说是工业工程领域的皇冠,是一国科技实力的标识。
西方发达国家都把航空发动机当成自己的招牌,美国、俄罗斯自不用说的,发动机领域这两家的技术沉淀无人能够撼动,英国在自废武功之后,仍然有罗罗这样领军企业。中国的发动机工业目前仍然处于追赶阶段,随着太行正式列装量产型歼10B,优于CFM-56的新一代CJ1000A涡扇发动机开始研制,中国的航发实现了小步快跑。
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1.4003,S40977,022Cr12Ni,T4003 铁路货车车体用铁素体不锈钢
T4003等同于欧标1.4003,是一种实用型铁素体不锈钢,经常用于代替低碳钢。2008年前后,太钢引进开发此牌号,用于C80B型不锈钢运煤重载列车。
T4003具有一系列铁素体不锈钢的优点,如强度,耐腐蚀性和耐磨性,可焊接,可成型,耐用性很好,可实现更低维护性。
标准对照
中国
GB/T 20878-2007
GB/T 3280-2015
GB/T 4237-2015
022Cr12Ni
铁道部、太钢
T4003
美国
ASTM A240-15a
S40977
德国
DIN EN 10088-1:2005
X2CrNi12
1.4003
应用场合
在国内,T4003主要用于铁路货车车体,产品形态为板卷,太钢的市场份额占90%以上。作为一种良好的低成本不锈钢解决方案,T4003还用于清扫车,砂砾车辆,坦克,烟囱管道,楼梯,栏杆等。
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一、高温合金:牌号:GH907(IncoIoy907)GH1140、GH2132(A286)、GH2747、GH4133、GH4141、GH4169(InconeI718)、GH3030、GH3039、GH3044、GH3128、GH3536(HasteIIoyx)、GH3600、GH3625(InconeI625)、GH163(Nimocast263)(GH5188(HS188)、GH5605(HS25)、GH4133、GH4199、GH4738、C-276、C-4、等
高温合金材料描述:高温合金是以Ni、Cr、Co、W、Mo、Nb等金属配制合金经固溶,时效、强化形形变高温合金,使用温度在650℃~1200℃以下。合金以加入铬、钨、钼等元素进行固溶强化,合金具有较高的塑性,中等的持久和蠕变强度,良好的抗冷热疲劳性能,以及良好的加工和焊接性能及组织稳定性,主要产品有冷扎薄板、棒材、丝材锻件,可根据用户要求(图纸)生产加工并签订长期供货合同,特殊情况需要签订保密协议,双方严格执行合同各项条款,技术要求见合同,用户有特殊技术要求双方协商。
执行标准:GB/T14992-94、GJB3165A、HB5199、YB/T5245等技术标准
重要用途分布:已用于制造航空发动机燃烧室和加力筒体、航天飞行器和其他高温结构部件、结构壳体、安装边、安装座、管接头部件、火焰筒、燃烧室外壳导向器环和其他环零件、增压器、化工机械、石油机械、各种耐腐蚀耐高温部件、现大力开发民用领域生产制造
供货状态:执轧和锻制一般不经热处理磨光或车光后供应,冷拉棒以冷拔状态或退火+
酸洗,或退火+磨光后供应,热轧板经固溶+酸洗+平整切边后供应,冷轧板材经固溶+酸洗+平整+矫直+切边后供应,管件、棒件、圆饼、环坯以锻态供应,特殊要求固溶状态供应。冷拉拔六角棒是按冷拉状态+固溶+酸洗或固溶+磨光直条状供应,高温合金棒、各种锻件和无缝管冷拉拔(轧)以冷拉拔)锻造状态或经退火热处理+固溶+酸洗后供应
高温合金材料物理、弹性和化学性能
(1)熔化温度范围1290℃~1350℃密度为8.2~8.6
(2)有磁性和无磁性
(3)耐腐蚀高温环境下介质耐酸碱
(4)耐高温最高使用温度1200度以下
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