天风证券：高温合金，在熔炉中而生(230高温合金)

很多人不知道天风证券：高温合金，在熔炉中而生的知识，小编对230高温合金进行分享，希望能对你有所帮助！

本文导读目录：

1、天风证券：高温合金，在熔炉中而生

2、230高温合金

3、DD402镍基沉淀硬化型单晶高温合金

天风证券：高温合金，在熔炉中而生

　　为了追求更高的能量转化效率，热机动力领域需要的工作温度越来越高，高温合金因此孕育而生。

　　铁基高温合金使用温度较低(600850℃)，一般用于发动机中工作温度较低的部位，如涡轮盘、机匣和轴等零件。

　　航空发动机中的涡轮叶片、导向器叶片及涡轮盘，是整个发动机中性能最高的部件，代表着高温合金的最高工艺和最高要求。

　　军机换代多点支撑航发需求，维护需求是主力。

　　传统钢铁在300摄氏度以上会软化，无法适应高温环境。

　　为了追求更高的能量转化效率，热机动力领域需要的工作温度越来越高。

　　高温合金因此孕育而生，在600摄氏度以上的高温环境中还可以稳定工作，并不断进步。

　　热力学第二定律指出所有热机的热效率均有一个上限值。

　　热效率的上限和热机输入热的温度(热源温度)及热机的环境温度(冷源温度)有关。

　　我们可以用卡诺循环来表示理想的热机循环热效率。

　　由此可以看出，热机的输入热源温度越高，热机工作效率越高。

　　因此，动力领域对工作温度要求的提升将带动相关材料的升级换代。

　　随着航空发动的发展，高温合金的制备工艺也经历了变形高温合金-铸造高温合金-定向凝固柱晶合金-单晶高温合金的升级，工作温度也不断提高。

　　由表1可见，随着蒸汽温度的不断提高，机组效率不断增大，供电耗煤不断降低。

　　现在国内锅炉过热器或再热器管材用高温合金主要为GH2984、Inconel。

　　随着对机组效率需求的提升，为提高蒸汽温度，高温合金在煤电领域的需求量将逐渐提高。

　　动力领域对效率的追求不断刺激高温合金的进步，同时高温合金也向其他需要高温环境的领域不断扩散。

　　石油化学工业的挥发油的水蒸气改质炉，其操作的工作温度超过950C;乙烯分解炉要在超过1050C的条件下进行作业。

　　这些反应炉设备需使用Incoloy800等高温合金。

　　高温合金按合金的主要元素分为铁基高温合金、镍基。

　　镍基高温合金占比最高80%，铁基高温合金占14.3%，钴基高温合金占5.7%。

　　铁基高温合金使用温度较低(600850℃)，一般用于发动机中工作温度较低的部位，如涡轮盘、机匣和轴等零件。

　　但铁基高温合金中温力学性能良好，与同类镍基合金相当或更优，加之价格便宜，热加工变形容易，所以铁基合金至今仍作为涡轮盘和涡轮叶片等材料在中温领域广泛使用。

　　镍基高温合金一般在600℃以上承受一定应力的条件下工作，它不但有良好的高温抗氧化和抗腐蚀能力，而且有较高的高温强度、蠕变强度和持久强度，以及良好的抗疲劳性能。

　　主要用于航天航空领域高温条件下工作的结构部件，如航空发动机的工作叶片、涡轮盘、燃烧室等。

　　镍基变形高温合金在发动机中主要用于涡轮盘和涡轮叶片，温度范围一般在650C-1000C。

　　镍基铸造高温合金在发动机中主要用于涡轮导向叶片，工作温度可达1100C以上，也可用于涡轮叶片，其所承温度低于相应导向叶片50-100C。

　　随着耐热合金工作温度越来越高，合金中的强化元素也越来越多，成分也越复杂，导致一些合金只能在铸态上使用，不能够热加工变形。

　　并且合金元素的增多使镍基合金凝固后成分偏析也严重，造成组织和性能的不均匀。

　　采用定向凝固工艺消除所有晶界的高温合金称为单晶高温合金。

　　晶界是金属内部各种畸变,缺陷和杂质聚集的地带，晶界在常温下强度高于晶体内部，但高温时易产生滑移。

　　当高温下晶界强度下降高于晶体内部时，金属强度会下降。

　　因此，采用定向凝固技术消除晶界，得到的单晶高温合金性能极好。

　　2.3.钴基高温合金：抗腐蚀等特殊领域前景广阔。

　　但其抗热腐蚀能力比镍好;钴基高温合金的高温强度、抗热腐蚀性能、热疲劳性能和抗蠕变性能也比镍基高温合金更强，适用于制造燃气轮机导向叶片、喷嘴等。

　　2001年以后，通用电气在钴基高温合金方面的研究主要集中在将钴基合金作为制备燃气涡轮机的基材材料，并在合金表面制备涂层如热障涂层以提高耐侵蚀性能。

　　由于材料方面的限制，钴元素在地球上储量较少，价格较为昂贵。

　　目前钴基研究的热度有所下降，很多科研研究也停留在数字建模试验等理论阶段。

　　左右;第二代涡扇发动机出现在20世纪60年代，以英国的斯贝MK202和美国的TF30发动机为代表，推重比在5左右;第三代涡扇发动机出现在。

　　90年代，以美国的F119和欧洲的EJ200发动机为代表，推重比在10以上;第五代涡扇发动机出现在21世纪初，以美国的F135。

　　代航空发动机的研发，预计推重比将达到16-18。

　　高推重比需要更高的喷口温度，需要工作温度更高的材料支撑。

　　在世界高温合金的发展历程中，发动机叶片和盘件材料分别经历了变形、铸造、定向、单晶四个阶段。

　　适应温度从600C逐步提升至1100以上。

　　最新发动机的两片一盘的制备，取用的都是最先进的高温合金材料。

　　涡轮叶片和导向叶片的结构性材料以单晶高温合金和定向金高温合金为主。

　　由于叶片横截面都很薄，而横截面尺寸越小，蠕变断裂强度就越低，但是定向晶消除了易于形成裂纹的横向晶界，因此持久性能、冷热疲劳性能能及薄壁性能大幅提升，而单晶由于消除了一切晶界，性能改善更加明显，蠕变断裂强度降低幅度最小，因此是目前最能满足叶片工作要求的材料。

　　我国涡轮叶片用高温合金从变形合金逐渐升级到单晶合金。

　　20世纪50年代，第一代发动机的推重比为3-4，燃气温度为800-1050C，涡轮叶片材料选用使用温度较低的变形镍基高温合金，其承温能力在700-900C;20世纪70年代前后，第二代推重比5-6的发动机选用使用温度较同一成分变形高温合金高30C左右的镍基铸造高温合金，其使用温度达950C左右;到20世纪80年代，消除了横向晶界的定向凝固高温合金得到了广泛应用，其使用温度较同一成分等轴晶铸造合金高20-30C，第四代发动机的叶片承温能力达980C左右;20世纪90年代至21世纪初，第五代发动机采用了消除了一切晶界的镍基单晶高温合金，由于其使用温度又比定向凝固柱晶合金有进一步大幅度提高，最高温度可达1050-1100C，因而得到了广泛应用。

　　近年来，由于定向凝固工艺的发展，导向叶片也逐渐使用定向合金制作。

　　低成本，高性能的DZ404定向凝固合金及低成本、低密度、高熔点的JG4006定向凝固合计均在一些新机中作导向器叶片，取得良好效果。

　　DZ640M是钴基定向合金，目前在FWS10发动机上作高压导向片。

　　3.2.涡轮盘用高温合金:粉末高温合金成首选。

　　在航空工业的发展需求牵引下，中国高温合金先后研制出了变形、铸造、等轴晶、定向凝固柱晶和单晶合金体系。

　　上述高温合金的相继问世，不断地推动航空工业向前发展。

　　架、三代战机1861架、四代机已产320架，在产2137架。

　　美军已经逐渐实现了二代战机向三代/四代战机的转移。

　　新型的先进航空发动机中，高温合金用量占发动机总重量的40%，主要用于燃烧室、导向器、涡轮叶片和涡轮盘四大热端部件，此外还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。

　　根据美国安全研究中心发布的报告，美军四代战机F-15、F-16的制造成本分别为6500万和4000万美金。

　　美军第五代战机F-22、F-35A、F-35C的制造成本分别为2.5亿、1亿、1.3亿美金。

　　美国拥有战斗机超过5000台，形成对等战力我国战斗机属量应高于2000架，假设稳态情况下，单发四代机和双发五代机各一半，装载发动机3000台。

　　按机组:飞机比例为1.1：1测算，拥有机组2200组。

　　年训练小时数150小时，则国内机组全年训练小时数33万小时，除以发动机两片一盘500小时使用寿命，年需要更换飞机660台，对应发动机990台，年市场空间可达43.3亿美元。

　　玻璃、热处理等领域的裂解炉炉管和转化炉炉管、连续退火线(连续镀锌线)炉辊和辐射管、玻璃输送辊和耐高温耐磨铸件，产品体系再度完善。

　　高温合金行业属于国家战略新兴产业，对航空航天、重大装备制造等相关产业具有战略意义。

　　国家产业政策对高温合金行业的发展起到了积极的引导。

230高温合金

　　坡莫合金1J85440C不锈钢铁镍合金1J50膨胀合金KOVAR镁合金AZ31BAZ91D因瓦合金INVAR36铍铜,铬铜,磷铜镍铁合金FENI42耐蚀合金MONEL400耐热不锈钢精密合金4J294J36incoloy合金825inconel合金718625哈氏合金C276膨胀合金软磁合金1J791J117合金钢弹性合金3J21ELGILOY镍铬合金CR20NI80软磁合金1J85。

DD402镍基沉淀硬化型单晶高温合金

　　概述：DD402是镍基沉淀硬化型单晶高温合金，为第一代单晶合金。

　　与国外第一代单晶合金PWA1480合金相比，该合金含钽量少，因此价格较便宜。

　　合金的成分简单、密度较低，具有高的蠕变强度和抗疲劳性能，良好的单晶铸造性能、较宽的固溶处理温度范围，并具有良好的组织稳定性、环境性能和涂层性能。

　　适合于制作1050℃以下工作的涡轮工作叶片及其他高温部件。

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