MAR - M200 Литой высокотемпературный сплав

МАР-М200 铸造高温合金А

I. ОБЗОР МАТЕРИАЛОВ

MAR - M200 - высокотемпературный сплав на основе никеля, разработанный с середины 20 - го века, благодаря своей высокотемпературной прочности, антиоксидантности и коррозионной стойкости, стал ключевым материалом в аэрокосмической промышленности, промышленных газовых турбинах и химическом оборудовании. Сплав сохраняет отличную механическую стабильность и тканевую долговечность при высоких температурах (более 600 °C), особенно для лопастей турбины аэродинамического двигателя, камеры сгорания и других элементов режима. Плотность составляет 8,43 г / см³, сочетает в себе лёгкие и высокопрочные характеристики, диапазон температур плавления 1370 - 1430°C, теплопроводность при комнатной температуре 24,3 Вт / м · °C, удельное сопротивление 0,34 Ом / м² / м, общая производительность лучше, чем традиционная нержавеющая сталь и аналогичные сплавы на основе никеля.

II. Химический состав и микроструктура

MAR - M200 основан на никеле (Ni), с наибольшим запасом и оптимизацией производительности за счет мультисплава:

Основные усиленные элементы: хром (Cr, 9,0% - 10,0%) повышает антиоксидантность; молибден (Mo, 11,5% - 13,5%) и вольфрам (W, 12,5%) повышают высокотемпературную прочность путем закрепления раствора; Кобальт (Co, 9% - 11%) оптимизирует термостабильность.

Микроскопическое добавление элементов: ниобий (Nb, 0,75% - 1,25%) и титан (Ti) способствуют выделению гамма - фазы (Ninenenebj Al / Ti) для достижения усиления осаждения; Цирконий (Zr, 0,03% - 0,08%) и бор (B, 0,01% - 0,02%) уточняют границы кристаллов, подавляя расширение трещин.

Его микроструктура с гамма - фазой в качестве усиленного ядра, объемная доля более 60%, дополненная равномерно распределенными частицами карбида, совместно улучшает устойчивость к ползучести и усталости.

III. Механические и физические свойства

высокотемпературно - механические свойства

Показатель прочности: прочность на текучесть при комнатной температуре 945 МПа, прочность на растяжение 324 МПа; При температуре 700 °C сохраняется коэффициент удержания прочности более 80%.

Показатели вязкости: удлинение 65%, сужение сечения 50%, ударная вязкость 11 J, значительно лучше, чем традиционные сплавы на основе кобальта.

Устойчивость к ползучести: Стационарная скорость ползучести менее 1×10 ⁻s ⁻ 1 при 760°C / 248 МПа, подходит для долгосрочной высокотемпературной среды обслуживания.

Физические характеристики

Тепловые свойства: удельная теплоемкость 113 J / kg · C, коэффициент теплового расширения 14,5 × 10 ⁻C (20 - 1000 °C), характеристики низкого теплового напряжения уменьшают риск тепловой усталости.

Коррозионная стойкость: в среде сернистого и солевого тумана скорость окисления ниже 0,1 мм / year, поверхность может быть покрыта McrAlY или покрыта тепловым барьером (TBCs) для дальнейшего повышения защитной способности.

Теплообработка и процессы обработки

МАР-М200 铸造高温合金АТеплообработка

Обработка твердым раствором: теплоизоляция в диапазоне 1295 - 1562°C, растворение первичной гамма - фазы и карбида для достижения однородности тканей.

Старение: поэтапный контроль температуры (например, 870°C / 4h + 760°C / 16h), содействие рассеянию вторичной гамма - фазы, повышение прочности и термостойкости.

Превосходная технология обработки

Прецизионное литье: использование технологии направленного затвердевания для подготовки монокристаллических лопастей, устранение горизонтальных границ кристаллов, так что теплостойкость повышается на 14 - 20°C, срок службы тепловой усталости увеличивается в 5 раз.

Поверхностная обработка: процесс цементации, нитрирования или осаждения в газовой фазе (CVD) повышает твердость поверхности (HV ≥ 800), а покрытие с тепловым барьером (например, YSZ) снижает температуру поверхности лопастей на 100 - 300 °C.

Сложное формование: литье в форме плавления может производить полые лезвия толщиной стенки 0,5 мм, в сочетании с внутренней конструкцией канала охлаждения газовой пленки для достижения эффективного теплового управления.

V. Области применения

Аэрокосмическая промышленность

Авиационные двигатели: используются в лопастях турбины, направляющих устройствах и камерах сгорания, выдерживают газовую промывку 1000 - 1100°C, поддерживают двигатель четвертого поколения с температурой перед турбиной 1850 - 2000K.

Компоненты космического аппарата: сопло ракетного двигателя и термозащитная конструкция возвращаемого аппарата, монокристаллические производные модели (например, M200RK) с аморфными характеристиками выдерживают кратковременную сверхтемпературу до температуры плавления 90%.

Энергетика и промышленность

Газовая турбина: в качестве подвижного листового материала первого уровня, в сочетании с сплавом GTD - 111 для повышения эффективности выработки электроэнергии, поддержка тепловой эффективности агрегатов комбинированного цикла превышает 60%.

Химическое оборудование: для высокотемпературных реакторов, дистилляционных колонн и коррозиестойких трубопроводов, чтобы противостоять сильной кислотной и щелочной эрозии среды, срок службы в 3 - 5 раз выше, чем у традиционных материалов.

Специальное оборудование

Область ядерной энергетики: конструкция высокотемпературного реактора с газовым охлаждением и потенциальный кандидат материала для оболочки ядерного топлива с устойчивостью к облучению нейтронами и хрупкости.