Composition chimique des alliages haute température
Les alliages haute température sont à base de fer, de nickel, de cobalt et d'autres éléments principaux tels que le chrome, l'aluminium, le titane, le tungstène, le molybdène, etc. En tant que matériaux métalliques primaires, ils peuvent fonctionner longtemps à des températures supérieures à 600 degrés et sous certaines contraintes. conditions. Ils présentent de multiples avantages en termes de résistance à haute température, de résistance à l’oxydation, de résistance à la corrosion à chaud, de performance à la fatigue, de ténacité à la rupture et d’autres aspects.
Application d'alliages à haute température
Les alliages à haute température sont largement utilisés dans les domaines de l'aérospatiale, de l'énergie nucléaire, de l'automobile, des turbines à gaz, de la pétrochimie et autres.
Du point de vue des scénarios d’application du marché mondial des alliages à haute température, l’industrie aérospatiale occupe depuis longtemps la première place, avec une demande du marché représentant plus de 56 %, principalement utilisée dans la fabrication de moteurs d’aviation et de fixations d’aviation.
Classification des alliages haute température
Alliage haute température à base de fer
Alliage haute température à base de nickel
Alliage haute température à base de fer
Utilisé à des températures plus basses, 600-850 degrés, généralement utilisé dans les pièces de moteurs ayant des températures de fonctionnement plus basses, telles que les disques de turbine, les carters et les arbres. Il existe de nombreuses qualités d'alliages à haute température à base de fer, notamment :
Alliages à base de fer à durcissement temporel. Tels que GH2036, GH2132, GH2135, GH2018, GH2038, GH2130, GH2136, GH2302, GH2696, etc.
Alliage à base de fer renforcé par solution solide. Y compris GH1015, GH1035, GH1040, GH1131, GH1140, etc.
Autres types spéciaux d’alliages haute température à base de fer. Par exemple, GH747, GH214, GH455, etc., qui ont une résistance à l'oxydation à ultra haute température ou d'excellentes performances dans des environnements spécifiques.
Alliage haute température à base de nickel
Avec la température d'utilisation la plus élevée d'environ 1 000 degrés, les matériaux en alliage à haute température à base de nickel sont largement utilisés dans la fabrication des pièces d'extrémité les plus chaudes des moteurs d'avions à turboréacteur et de diverses turbines à gaz industrielles, telles que les pales de travail, les pales de guidage et les turbines. qualités d'alliages à base de nickel : monel400, monelk500, Inconel600, Inconel601, Inconel625, Inconel690, Incoel718, InconelX750, Incoiloy800, Incoloy825, HastelloyC276, Hastelloyc22, Hastelloyb2, etc.
Alliage haute température à base de cobalt
Les matériaux en alliage à haute température à base de cobalt sont utilisés à une température d'environ 950 degrés, ils ont une bonne coulabilité et soudabilité et sont principalement utilisés comme matériau de lame de guidage. En raison des ressources limitées en cobalt, ce type d'alliage est coûteux. L'alliage à base de cobalt est un matériau largement utilisé pour la fabrication de composants résistants à la chaleur, avec une excellente résistance aux hautes températures et une bonne résistance mécanique.
Voici quelques nuances typiques d’alliages à base de cobalt et leurs applications :
Série Haynes : y compris Haynes25 (L-605), Alloy S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X-40, Stellite6B, etc. Ces alliages sont couramment utilisés dans la fabrication de moteurs d'avion, de turbines et d'autres équipements à haute température.
Marques chinoises telles que GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640 et DZ40M. Ces qualités d'alliages sont également largement utilisées en Chine.
Série WC Co : alliages durs à base de cobalt avec du carbure de tungstène (WC) comme phase dure principale et du cobalt (Co) comme phase de liaison. Les qualités incluent YG6, YG8, YG6X, YG8C, YG10, etc. Ce type de matériau est couramment utilisé dans la fabrication d'outils et de moules.
Série TiC Ni : alliages durs à base de cobalt avec du carbure de titane (TiC) comme phase dure principale et du nickel (Ni) comme phase de liaison. Les nuances incluent YT5, YT15, YT14, etc. Ces matériaux conviennent à la fabrication de pièces et d'outils de coupe résistants à l'usure.
Série TiC NiMo : alliages durs à base de cobalt qui combinent des phases dures de carbure de titane (TiC) et de carbure de molybdène (Mo2C), ainsi que du nickel (Ni) comme phase de liaison. Les qualités incluent YXM1, YXM4, etc. Ces matériaux conviennent à la fabrication de composants résistants à la corrosion et aux environnements à haute température.
GH605 : Il s'agit d'une nuance typique d'alliages à déformation à haute température à base de cobalt, similaire ou correspondant à des nuances telles que L605, HS25, WF-11, AIS1670, UNSR30605, KC20WN, etc.
Les alliages haute température sont divisés en :
Alliage déformable à haute température : utilisé à une température de 600-1000 degrés, il est généralement utilisé dans les disques de compresseur et les disques de turbine des moteurs, avec une résistance relativement faible, une bonne plasticité, un travail à chaud et une soudabilité.
Alliages de coulée à haute température : peuvent être divisés en trois catégories : les alliages à haute température équiaxes, les alliages à haute température en colonnes solidifiés directionnellement et les alliages à haute température monocristallins.
1) Alliage cristallin équiaxé à haute température : utilisé à une température de 1000 degrés et en utilisant des méthodes traditionnelles de moulage de précision, sa capacité portante en température est relativement faible. Il est principalement utilisé dans les dernières étapes des aubes de turbine basse pression, avec une large gamme d'applications, représentant 60-70 % de tous les composants de coulée, mais le bénéfice supplémentaire du produit est faible.
2) Alliage à haute température en colonne à solidification directionnelle : utilisé à une température de 1000-1100 degrés, fabriqué à l'aide de la technologie de solidification directionnelle, avec une capacité portante à température relativement élevée. Il est principalement utilisé pour les aubes de travail des premiers étages des turbines basse pression, ainsi que pour les premier et deuxième étages d'aubes de travail de certaines turbines haute pression de moteurs. Le champ d'application est limité aux lames de travail et le produit génère des bénéfices supplémentaires élevés.
3) Alliage monocristallin à haute température : utilisé à une température de 1 200 degrés, fabriqué à l'aide d'une technologie de solidification directionnelle et de sélection de cristaux. Il a la capacité portante à température la plus élevée et est principalement utilisé pour les aubes de turbine haute pression de moteur avancé et les aubes avant à deux étages de turbine basse pression. Son champ d'application est limité aux lames de travail et le produit présente le bénéfice supplémentaire le plus élevé.
Nouveaux alliages haute température
Les nouveaux alliages à haute température font référence à des matériaux d'alliage à haute température produits grâce à de nouveaux procédés de fabrication, comprenant principalement des alliages à haute température en poudre et des alliages à haute température renforcés par dispersion (ODS).
1) Alliage en poudre à haute température : utilisé à une température de 1 100 degrés, il s’agit d’un processus de production qui atomise les alliages à haute température en poudre, puis les transforme en produits en alliage à haute température par pressage isostatique à chaud ou pressage isostatique à chaud plus forgeage. Il présente les caractéristiques d'un taux d'utilisation élevé du métal, d'un faible coût et d'une capacité portante à température relativement élevée. Actuellement, il est principalement utilisé dans les disques de turbine et les aubes de turbine, et constitue un excellent matériau pour les composants à haute température tels que les disques de turbine de moteur à rapport poussée/poids élevé, les disques de compresseur et les chicanes de turbine.
2) Alliage à haute température renforcé par dispersion (ODS) : utilisé à une température de 1 200 degrés, fabriqué à l'aide d'un processus similaire de métallurgie des poudres, avec une capacité portante à haute température, principalement utilisé dans les tubes à flamme, les aubes de guidage et les aubes de turbine.
