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GH高温合金简介:
镍基合金是指在~℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。镍基高温合金发展于上世纪40年代军用飞机引擎的需要,经过70多年的发展,已经成为军用和民用高温零部件不可替代的关键材料。
其中GH高温合金(国外牌号为Inconel)是以fcc奥氏体为基,以γ″(Ni3Nb)为主要强化相,并辅以γ′(Ni3(Al、Ti)强化的镍基高温合金。GH高温合金具有优异的高温强度、抗氧化、抗蠕变、抗腐蚀能力和良好的疲劳特性。尤其在℃高温下,其力学性能具有很好的稳定性,能够在~℃下承受一定的工作压力;因此,GH高温合金被广泛地制造工作叶片、导向叶片、涡轮盘和燃烧室等。
传统制造方法加工成形GH镍基高温合金存在多种困难,如刀具消耗磨损大、加工复杂、成形件自由度低、制造成本较大、后加工程序多而复杂等,选区激光熔化成形(SLM)技术可以使零件直接成形,过程简单,节约成本,因此GH镍基高温合金与可以成形复杂形状金属零件的选区激光熔化成形技术相结合,被广泛应用到成形航空发动机的涡轮叶片与涡盘等方面。
GH合金与选区激光熔化成形技术结合应用的优缺点:
GH合金选区激光熔化成形的优点:
(1)成形件致密度精度高。SLM成形GH合金零件的致密度理论上可接近%,冷却凝固快速,减少了传统铸造方法容易出现的粘砂、冷隔、浇不足等缺陷;
(2)成形件时间成本低。传统铸造生产程序繁多,控制不当时容易出现铸件质量不稳定,废品率相对较高,选区激光熔化成形技术能够直接制造成形金属零件,后期只需要简单的表面处理,避免了传统铸造方法制作模具、型芯、脱模等多道程序过程,很大程度的缩短了产品的制造周期,节约了时间成本;
(3)成形件不受复杂程度限制。选区激光熔化直接成形技术能够制造传统铸造工艺无法完成的复杂空腔异形结构零部件,并且不用担心浇不足、冷隔等缺陷问题。
GH合金选区激光熔化成形的不足:
(1)需要多种技术辅助,如机械、光学、计算机软件等;
(2)实验影响因素较多,工艺参数(扫描速度、扫描频率、扫描间距、扫描功率、扫描策略等)、环境温度、预热温度等众多影响因素影响着成形件的致密度及表面质量;
(3)设备造价昂贵,需要集激光器、铺粉系统、控制系统、计算机、密封保护系统于一体。
GH合金(国外牌号Inconel)主要化学成分有Ni、Fe、Cr,具体化学成分见表1.1
GH合金的发展与应用:
GH于年发明于美国国际镍公司亨廷顿分公司(INCOHuntingtonAlloys),由H.L.Eiselstein成功研制出,并在60年代将其应用到涡轮零部件中,成为了军用航空发动机的主要应用材料;20世纪70年代,开始重点研究GH合金内部相的析出规律及强化机理,同时开始大规模运用到民用飞机发动机上;80年代,将传统铸造GH合金与GH合金粉末相结合制造出了更具有良好力学性能的合金;直到90年代,快速成型、选区激光熔化成形技术、选区激光烧结技术等成形方法的出现,将GH合金的应用领域开阔出了更为广泛的领域。
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