Mar-M200 fundição liga de alta temperatura

MAR-M200 铸造高温合金‍

I. Visão geral dos materiais

MAR-M200 é uma liga de alta temperatura à base de níquel que, desde meados do século XX, se tornou um material-chave em áreas como aeroespacial, turbinas a gás industriais e equipamentos químicos por sua resistência a altas temperaturas, antioxidação e resistência à corrosão. A liga mantém uma excelente estabilidade mecânica e resistência ao tecido em ambientes de altas temperaturas (acima de 600 °C), especialmente para componentes em condições de trabalho como pás de turbina de motores aeronáuticos e câmaras de combustão. Sua densidade é de 8,43 g / cm³, com características de leveza e alta resistência, ponto de fusão de 1370-1430 ° C, condutividade térmica a temperatura ambiente de 24,3 W / m · C, resistência de 0,34 Ω · mm² / m, desempenho integrado superior ao aço inoxidável convencional e ligas similares à base de níquel.

Composição Química e Microestrutura

O MAR-M200 é baseado em níquel (Ni), com a maior margem, otimizando o desempenho através da ligação múltipla:

Principal elemento de reforço: cromo (Cr, 9,0% -10,0%) para melhorar a resistência antioxidante; Molibênio (Mo, 11,5%-13,5%) e tungstênio (W, 12,5%) aumentam a resistência a altas temperaturas por meio de reforço em solução sólida; Cobalto (Co, 9%-11%) otimiza a estabilidade térmica.

Traceelementos adicionados: níobio (Nb, 0,75% -1,25%) e titânio (Ti) para promover a precipitação da fase γ' (Ni3Al / Ti) para alcançar o reforço da precipitação; Zircônio (Zr, 0,03%-0,08%) e boro (B, 0,01%-0,02%) refinam a fronteira cristalina para inibir a expansão das fissuras.

Sua microestrutura é reforçada com a fase γ 'como núcleo, com uma fração de volume de mais de 60%, complementada por partículas de carboneto distribuídas uniformemente para melhorar conjuntamente a resistência à deslização e à fadiga.

Mecânica e propriedades físicas

Propriedades mecânicas de alta temperatura

Indicador de resistência: resistência de submissão a temperatura ambiente 945 MPa, resistência à tração 324 MPa; A retenção de força de mais de 80% é mantida a temperaturas elevadas de 700°C.

Rendimento de resistência: taxa de extensão de 65%, taxa de contração de 50%, resistência ao impacto de 11 J, significativamente superior às ligas tradicionais à base de cobalto.

Resistência ao deslizamento: em condições de 760 ° C / 248 MPa, a taxa de deslizamento estável é inferior a 1 x 10-8 s-1, adequada para ambientes de serviço a altas temperaturas de longo prazo.

Propriedades Físicas

Propriedades térmicas: capacidade térmica relativa 113 J / kg · ° C, coeficiente de expansão térmica 14,5 × 10-6 / ° C (20-1000 ° C), características de baixa tensão térmica reduzem o risco de fadiga térmica.

Resistência à corrosão: Em ambientes com enxofre e névoa salina, a taxa de oxidação é inferior a 0,1 mm/ano, e a superfície pode ser revestida com MCrAlY ou revestimentos de barreira térmica (TBCs) para melhorar ainda mais a capacidade de proteção.

Tratamento térmico e processamento

MAR-M200 铸造高温合金‍Processo de tratamento térmico

Tratamento em solução sólida: isolamento entre 1295 e 1562 ° C para dissolver a fase gamma primária e o carboneto para alcançar a homogeneização do tecido.

Tratamento de tempo: Temperatura controlada em etapas (por exemplo, 870 ° C / 4h + 760 ° C / 16h), promovendo a dispersão de fase γ 'secundária, melhorando a força e a resistência ao calor.

Tecnologia de processamento excelente

Fundição de precisão: usando a tecnologia de coagulação direcional para preparar lâminas monocristalinas, eliminando a fronteira de cristal horizontal, aumentando a capacidade de resistência a temperatura de 14-20 ° C e prolongando a vida de fadiga térmica por 5 vezes.

Tratamento de superfície: o processo de carbonização, nitretação ou deposição em fase gás (CVD) aumenta a dureza da superfície (HV≥800) e o revestimento de barreira térmica (como YSZ) reduz a temperatura da superfície da lâmina de 100 a 300 ° C.

Modelagem complexa: a fundição de molde pode produzir lâminas ocoas com espessura de parede de 0,5 mm, combinadas com o design de canais de resfriamento de membrana interna para um gerenciamento térmico eficiente.

V. Área de aplicação

Aeroespacial

Motores aeronáuticos: para lâminas de turbina, direção e câmara de combustão, suporte a lavagem de gás de 1.000 a 1.100 ° C e suporte a temperatura dianteira da turbina do motor de quarta geração até 1.850 a 2.000 K.

Componentes da nave espacial: tubulação do motor de foguete e estrutura de proteção térmica da nave de reentro, com características de limite sem cristal de modelos derivados de monocristal (como o M200RK) que suportam a sobretemperatura de curto prazo até 90% do ponto de fusão.

Energia e Indústria

Turbinas a gás: como um material de folha motriz de primeira classe, a liga GTD-111 aumenta a eficiência da geração de energia e suporta a eficiência térmica da unidade de ciclo combinado de mais de 60%.

Equipamento químico: usado em reatores de alta temperatura, torres de destilação e tubos resistentes à corrosão, resistentes à erosão de ácidos fortes e meios alcalinos, a vida útil é melhorada de 3 a 5 vezes do que os materiais tradicionais.

Equipamento especial

Área de energia nuclear: componentes estruturais de reatores refrigerados a gás de alta temperatura e materiais potenciais candidatos para a carcaça de combustível nuclear, com capacidade de fragilidade à radiação neutrônica.