材料性能要求
高溫合金緊固件需滿足以下關(guān)鍵性能:
高溫強(qiáng)度:在600℃以上仍保持高抗拉強(qiáng)度和蠕變抗力(如GH4169在650℃下屈服強(qiáng)度居變形高溫合金)。
抗氧化與抗熱腐蝕:通過合金化設(shè)計(jì)(如增加Cr、Al含量)形成保護(hù)性氧化膜,抵抗高溫氧化和腐蝕性環(huán)境。
疲勞性能:需承受交變載荷,如航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)導(dǎo)致的疲勞應(yīng)力。
熱膨脹匹配:與連接部件(如鈦合金、不銹鋼)的熱膨脹系數(shù)相近,避免熱應(yīng)力失效。
制造技術(shù)
材料制備:
采用真空感應(yīng)熔煉(VIM)+真空自耗重熔(VAR)雙聯(lián)工藝,確保合金純凈度。
通過成分調(diào)控(如降低S、O雜質(zhì)含量)提升材料性能。
成型工藝:
冷鐓/溫鐓:用于螺栓頭部成型,需控制冷加工變形量以平衡強(qiáng)度與韌性。
軋制與拉拔:生產(chǎn)棒材,冷拉工藝可提升強(qiáng)度但需避免過度脆化。
表面處理:
涂層技術(shù)(如鍍鎳、鉑鋁涂層)增強(qiáng)抗氧化性;
自潤(rùn)滑涂層(如MoS?)減少螺紋摩擦。
性能要求
耐高溫性能:高溫合金緊固件在高溫下保持足夠的機(jī)械強(qiáng)度,以防止變形或斷裂。這通常通過合金化元素的選擇和熱處理工藝來實(shí)現(xiàn)。
抗氧化和抗熱腐蝕性能:在高溫環(huán)境中,緊固件容易受到氧化和熱腐蝕的影響。因此,高溫合金具有良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能,以延長(zhǎng)其使用壽命。
疲勞性能和斷裂韌性:由于高溫緊固件經(jīng)常需要在交變載荷下工作,因此它們具備良好的疲勞性能和斷裂韌性,以確保長(zhǎng)期使用的可靠性。
GH4169(Inconel 718)
特性:沉淀強(qiáng)化型鎳基合金,基體為奧氏體(γ相),主要強(qiáng)化相為γ″和γ'(Ni3(Al,Ti,Nb))。在-253~650℃范圍內(nèi)具有的綜合性能,包括高屈服強(qiáng)度、抗疲勞、抗氧化、耐腐蝕及長(zhǎng)期組織穩(wěn)定性。
應(yīng)用:航空發(fā)動(dòng)機(jī)緊固件(如螺栓、螺母、螺釘)、渦輪盤、機(jī)匣連接等,占高溫合金緊固件供應(yīng)量的很大比例3。
強(qiáng)度等級(jí):集中在1275MPa和1512MPa,適用于嚴(yán)苛的高溫承力部位。
GH2132(A286)
特性:時(shí)效硬化鐵基合金,以Fe-25Ni-15Cr為基體,通過析出γ'(Ni3(Ti,Al))相強(qiáng)化。在-253~500℃范圍內(nèi)具有較高的屈服強(qiáng)度和蠕變抗力,加工塑性和可焊性。
應(yīng)用:廣泛用于生產(chǎn)航空航天用壓氣機(jī)盤、轉(zhuǎn)子葉片和緊固件等。
產(chǎn)品類型:900MPa級(jí)螺母、1100MPa級(jí)HB系列螺栓、1300MPa級(jí)NAS系列高強(qiáng)度螺栓等。
加工與服役環(huán)境:
GH2132因加工塑性好,適合復(fù)雜形狀緊固件;GH4738冷變形性能,適用于螺紋加工。
抗氧化和耐腐蝕性能是關(guān)鍵指標(biāo),尤其在航天發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫燃?xì)猸h(huán)境中。