Breve análise sobre a tendência de aplicação e desenvolvimento de materiais de liga de alta temperatura à base de níquel

A liga de alta temperatura à base de níquel é uma liga de alta temperatura com níquel como matriz (o conteúdo geralmente é superior a 50%), que possui alta resistência e boa resistência à oxidação e resistência à corrosão por gás na faixa de 650 ~ 1000 ℃. É desenvolvido com base na liga Cr20Ni80. A fim de atender aos requisitos de resistência térmica a alta temperatura (resistência a alta temperatura, resistência à fluência, resistência à fadiga em alta temperatura) em cerca de 1000 ℃ e resistência à oxidação e resistência à corrosão em meio gasoso, um grande número de elementos de reforço, como W , Mo, Ti, Al, Nb, Co, etc. são adicionados para garantir seu desempenho superior em altas temperaturas.

Além do efeito de fortalecimento da solução sólida, a liga de alta temperatura depende mais do fortalecimento da precipitação da fase γ′ do composto intermetálico (Ni3Al ou Ni3Ti, etc.) formada por Al, Ti, etc. fortalecimento de alguns pequenos MC estáveis, carbonetos M23C6, bem como a purificação e fortalecimento de B, Zr, Re, etc. O objetivo da adição de Cr é melhorar ainda mais a resistência à oxidação e a resistência à corrosão em alta temperatura da liga de alta temperatura.

A liga de alta temperatura à base de níquel tem boas propriedades abrangentes e tem sido amplamente utilizada nas indústrias aeroespacial, automobilística, de comunicação e eletrônica. Com a exploração do desempenho potencial das ligas à base de níquel, os pesquisadores apresentaram requisitos mais elevados para o seu desempenho. Acadêmicos nacionais e estrangeiros desenvolveram novas tecnologias de processamento para ligas à base de níquel, como forjamento isotérmico, deformação por extrusão e deformação de bainha.

Aplicação de Superligas à Base de Níquel

Nos motores aeroespaciais, as condições de trabalho são altas temperaturas de 600 ~ 1200 ℃, os efeitos do estresse são complexos e os requisitos de materiais são rigorosos; ligas de alta temperatura à base de níquel têm resistência ao calor suficientemente alta, boa plasticidade, resistência à oxidação em alta temperatura e corrosão por gás e estabilidade organizacional a longo prazo. Portanto, as ligas de alta temperatura à base de níquel são usadas principalmente para fabricar componentes quentes de motores de turbina e vários componentes de alta temperatura de motores de foguetes aeroespaciais.

Nos motores de turbina de aviação, as ligas de alta temperatura à base de níquel são usadas principalmente em câmaras de combustão, palhetas guia, pás de turbina e discos de turbina; nos motores de foguetes aeroespaciais, são utilizados principalmente em discos de turbinas, além de eixos de motores, divisórias de câmaras de combustão, dutos de entrada de turbinas e sprinklers.

Com o desenvolvimento da industrialização do meu país, as ligas de alta temperatura à base de níquel estão sendo gradualmente utilizadas nos setores de energia e energia da indústria civil, transporte, petroquímica, metalurgia, mineração, vidro e materiais de construção. Atualmente, as ligas de alta temperatura à base de níquel são usadas principalmente em motores diesel e turbocompressores de motores de combustão interna, turbinas a gás industriais, sedes de válvulas de motores de combustão interna, rolos de direção, etc.

Tendência de desenvolvimento de superligas à base de níquel

Do ponto de vista de uso e desenvolvimento, a tendência de desenvolvimento de ligas de alta temperatura à base de níquel deve ser de alta resistência, resistência à corrosão térmica e baixa densidade.

(1) Busca de alta resistência. Ao adicionar quantidades apropriadas de Al, Ti e Ta, a quantidade da fase de fortalecimento γ′ é garantida; adicionar uma grande quantidade de elementos metálicos refratários, como W, Mo e Re, também é uma forma eficaz de melhorar a resistência. Porém, para manter uma boa estabilidade estrutural e não precipitar fases prejudiciais como σ e μ, a estabilidade estrutural da liga é melhorada com a adição de Ru na nova geração de ligas.

(2) Desenvolver ligas monocristalinas com excelente resistência à corrosão térmica. Ao adicionar quantidades adequadas de metais refratários, como W e Ta, é garantido um alto teor de Cr.

(3) Desenvolver ligas monocristalinas com baixa densidade. Do ponto de vista do projeto de motores de aeronaves, ligas com alta densidade são difíceis de obter, especialmente para pás móveis, que não são adequadas para forças centrífugas muito grandes. Para tanto, é necessário desenvolver ligas monocristalinas de alta temperatura e baixa densidade, como CMSX-6, RR2000, TMS-61, AM-3, ONERAM-3, etc. na verdade desenvolvido com base na liga IN100 (K17), com densidade de 7,87g/cm3.