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耐熱合金は航空宇宙機器に使用される主な材料です。
高温合金の組成
耐熱合金は鉄、ニッケル、コバルトを主成分とし、その他の主な元素はクロム、アルミニウム、チタン、タングステン、モリブデンなどです。一流の金属材料として、600度以上の高温や一定の応力条件下で長時間作動できます。高温強度と耐性があり、酸化、高温耐腐食性、疲労性能、破壊靭性などの点で多くの利点があります。
高温合金の応用
高温合金は、航空宇宙、原子力、自動車産業、ガスタービン、石油化学などの分野で広く使用されています。
世界の高温合金市場の応用シナリオの観点から見ると、航空宇宙分野は長い間第1位であり、市場需要の56％以上を占めており、主に航空宇宙エンジンと航空宇宙ファスナーの製造に使用されています。
高温合金の分類
1. 高温合金は、基本元素に応じて次のように分類されます。
- 鉄系耐熱合金：動作温度は600～850度と低く、タービンディスク、ケーシング、シャフトなどの動作温度が低いエンジン部品によく使用されます。
- ニッケル基高温合金：最も高い動作温度（約 1000 度）を持ち、タービンブレード、ガイドベーン、タービンなど、ターボジェット航空エンジンや各種産業用ガスタービンの最も高温の部品の製造に広く使用されています。
- コバルト基高温合金：動作温度は約 950 度です。鋳造性、溶接性に優れています。主にガイドブレードの材料として使用されます。コバルト資源が少ないため、このタイプの合金は高価です。
2. 高温合金は製造工程によって次のように分類されます。
- 変形高温合金：動作温度は 600-1000 度です。一般的にはエンジンのコンプレッサーディスクやタービンディスクに使用されます。強度が比較的低く、可塑性、熱処理性、溶接性に優れています。
- 鋳造超合金: 等軸結晶超合金、一方向凝固柱状結晶超合金、単結晶超合金の 3 つのカテゴリに分類できます。
1) 等軸超合金: 動作温度は 1000 度で、伝統的な精密鋳造法を採用しており、耐熱性が比較的低いです。主に機械式低圧タービンの後部ブレードに使用されています。用途は広く、全鋳物の 0% を占めています。部品の 60-70% を占めていますが、製品の追加利益は低いです。
2) 一方向凝固円筒形超合金：動作温度は1000-1100度です。一方向凝固技術を使用して製造され、耐熱性が比較的高く、主に低圧タービンの最初の数段の作業ブレード、および一部のエンジンの高圧タービンの第1段と第2段に使用されます。クラス1ローターブレード、適用範囲はローターブレードに限定され、製品の付加利益は高くなります。
3) 単結晶高温合金：動作温度は1200度で、方向性凝固と結晶選択技術を使用して製造され、耐熱容量が最も高く、主に先進エンジンの高圧ホイールブレードと低圧タービンブレードの最初の2段に使用されます。適用範囲は作業ブレードに限定されます。製品の追加利益が最も高くなります。
- 新耐熱合金：主に粉末耐熱合金、分散強化型耐熱合金（ODS）など、新たな製造プロセスで生産される耐熱合金材料を指します。
1) 粉末高温合金：使用温度は1100度です。高温合金を粉末状に噴霧し、熱間静水圧プレスまたは熱間静水圧プレスと鍛造により高温合金製品を製造します。金属利用率が高く、コストが低く、低温特性と比較的高い耐熱容量を備えています。現在は主にタービンディスクとタービンブレードに使用されています。高推力重量比エンジンのタービンディスク、コンプレッサーディスク、タービンバッフルなどの高温部品に最適な材料です。
2) 分散強化型耐熱合金（ODS）：動作温度は1200度で、同様の粉末冶金プロセスを使用して製造され、耐熱性が高く、主に火炎管、ガイドベーン、タービンブレードに使用されます。
