Mar - M200 fundición de aleación de alta temperatura

MAR-M200 铸造高温合金¿‍ sí?

I. reseña de los materiales

Mar - M200 es una aleación de alta temperatura a base de níquel. desde su investigación y desarrollo a mediados del siglo xx, se ha convertido en un material clave en los campos aeroespacial, turbinas de gas industriales y equipos químicos debido a su resistencia a altas temperaturas, resistencia a la oxidación y resistencia a la corrosión. La aleación todavía puede mantener una excelente estabilidad mecánica y durabilidad de la estructura en entornos de alta temperatura (por encima de 600 ° c), especialmente adecuada para palas de turbina de motores aeronáuticos, cámaras de combustión y otros componentes de condiciones de trabajo. Su densidad es de 8,43 G / CM cúbico, que tiene características ligeras y de alta resistencia, con un rango de fusión de 1370 - 1430 ° c, una conductividad térmica de 24,3 W / M ° C a temperatura ambiente y una resistencia eléctrica de 0,34 Omega mm2 / m, y un rendimiento integral mejor que el acero inoxidable tradicional y las aleaciones similares a base de níquel.

II. composición química y microestructura

El mar - M200 toma el níquel (ni) como matriz, con la mayor proporción de residuos, y optimiza las propiedades a través de la aleación múltiple:

Elementos principales de refuerzo: el cromo (cr, 9,0% - 10,0%) mejora la resistencia a la oxidación; El molibdeno (mo, 11,5% - 13,5%) y el tungsteno (w, 12,5%) aumentan la resistencia a altas temperaturas mediante el fortalecimiento de la solución sólida; El cobalto (co, 9% - 11%) optimiza la estabilidad térmica.

Oligoelementos añadidos: niobio (nb, 0,75% - 1,25%) y titanio (ti) promueven la precipitación de la fase gamma (ni al / ti) para lograr el fortalecimiento de la precipitación; El zirconio (zr, 0,03% - 0,08%) y el Boron (b, 0,01% - 0,02%) refinan los límites del grano y frenan el crecimiento de la grieta.

Su microestructura se basa en la fase gamma 'como núcleo de fortalecimiento, con una fracción de volumen de más del 60%, complementada con partículas de carburo distribuidas uniformemente para mejorar conjuntamente la resistencia a la fluencia y la fatiga.

III. propiedades mecánicas y físicas

Propiedades mecánicas a alta temperatura

Indicador de resistencia: resistencia al rendimiento a temperatura ambiente 945 mpa, resistencia a la tracción 324 mpa; La tasa de retención de resistencia de más del 80% se puede mantener a altas temperaturas de 700 ° c.

Rendimiento de resistencia: extensión 65%, contracción de sección 50%, resistencia al impacto 11 j, significativamente mejor que las aleaciones tradicionales a base de cobalto.

Resistencia a la fluencia: a 760 ° C / 248 mpa, la tasa de fluencia en Estado estable es inferior a 1 × 10⁻ s, adecuada para entornos de servicio de alta temperatura a largo plazo.

Características físicas

Propiedades térmicas: capacidad térmica específica 113 J / kg · c, coeficiente de expansión térmica 14,5 × 10 ⁶ / ℃ ( 20 - 1000 ° c), características de bajo estrés térmico reducen el riesgo de fatiga térmica.

Resistencia a la corrosión: en ambientes con azufre y niebla salina, la tasa de oxidación es inferior a 0,1 mm / año, y la superficie se puede recubrir con mcraly o recubrimiento de barrera térmica (tbcs) para mejorar aún más la capacidad de protección.

IV. tratamiento térmico y tecnología de procesamiento

MAR-M200 铸造高温合金¿‍ sí?Proceso de tratamiento térmico

Tratamiento de solución sólida: aislamiento térmico en el rango 1295 - 1562 ° c, disolución de la fase gamma 'primaria y carburo para lograr la homogeneización de la estructura.

Tratamiento de envejecimiento: control de temperatura por etapas (como 870 ° C / 4H + 760 ° C / 16h), promoción de la dispersión y precipitación de la fase gamma secundaria, mejora la resistencia y la resistencia al calor.

Excelente tecnología de procesamiento

Fundición de precisión: se utiliza la tecnología de solidificación direccional para preparar hojas monocristalinas, eliminar el límite de grano transversal, aumentar la capacidad de soporte de temperatura en 14 - 20 ° C y prolongar la vida de fatiga térmica en 5 veces.

Tratamiento de la superficie: los procesos de carbonización, nitrificación o depósito en fase de vapor (cvd) mejoran la dureza de la superficie (hv ≥ 800), y los recubrimientos de barrera térmica (como ysz) pueden reducir la temperatura de la superficie de la hoja en 100 - 300 ° c.

Moldeo complejo: la fundición de molde fundido puede producir hojas huecas con un espesor de pared de 0,5 mm, combinadas con el diseño del canal de enfriamiento de película de aire interior para lograr una gestión térmica eficiente.

V. Áreas de aplicación

Aeroespacial

Aeromotor: para palas de turbina, guías y cámaras de combustión, resistente al lavado de gas de 1000 - 1100 ° c, soportando la temperatura delantera de la turbina del motor de cuarta generación de 1850 - 2000 K.

Componentes de naves espaciales: boquilla de motor de cohete y estructura de protección térmica del vehículo de reentrada, modelos derivados monocristalinos (como m200rk) sin límites de grano pueden soportar temperaturas excesivas a corto plazo hasta el 90% del punto de fusión.

Energía e Industria

Turbina de gas: como material de hoja móvil de primera clase, cooperar con la aleación gtd - 111 para mejorar la eficiencia de generación de energía y apoyar la eficiencia térmica de la unidad de ciclo combinado para superar el 60%.

Equipos químicos: para reactores de alta temperatura, torres de destilación y tuberías resistentes a la corrosión, resistentes a la erosión de medios ácidos y alcalinos fuertes, la vida útil es 3 - 5 veces mayor que la de los materiales tradicionales.

Equipo Especial

Campo de la energía nuclear: piezas estructurales de reactores refrigerados por gas de alta temperatura y materiales candidatos potenciales para recubrimientos de combustible nuclear, con capacidad de fragilidad contra la irradiación de neutrones.