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高温镍基变形及铸造合金

技术特点

高温合金工艺强化如下:高温合金强化=合金强化+工艺强化合金强化。

合金强化:固溶强化、第二相强化和晶界强化 ;

工艺强化:形变热处理强化、复相组织强化、单晶体位向与织构控、快速凝固工艺。


技术简介

凡在应力及高温(一般指600 摄氏度以上)同时作用下,具有长时间抗蠕变能力与高的持久强度和高的抗蚀性的金属材料,称为耐热合金或高温合金。高温合金的性能如下:优良的高温性能;承温能力强;综合性能优越;具有较高的性能价格比;高温下强度高,变形加工困难;可采用多种强化韧化途径改善合金性能;20世纪70年代以来,高温合金在原子能、能源动力、交通运输、石油化工、冶金化工和玻璃建材等诸多民用工业领域得以推广应用,随着我国工业化建设的发展,民用工业对高温合金材料的需求日益增多、愈益迫切。

        技术成熟度:与企业合作中。


图1 铸造高温合金生产工艺流程

表1 高温合金市场分析

应用领域

部件

备注

工业燃汽轮机市场

涡轮叶片

从国际发展的趋势来看,为了提高热效率和增加机动性,需要发展大功率的(大于100MW)工业燃气轮机组,这对材料提出了更高的要求。每年花费在进口涡轮叶片备件上就达上亿美元

汽车工业市场

涡轮增压器、内燃机的阀座、镶块、进气阀、密封弹簧、火花塞、螺栓等都可以采用铁基或镍基高温合金

 

玻璃工业市场

生产玻璃棉的离心头和火焰喷吹坩埚,平板玻璃生产用的转向辊拉管机大轴、端头和通气管、玻璃炉窑的料道、闸板、马弗套、料碗和电极棒等。

 

冶金工业市场

轧钢厂加热炉的垫块、线材连轧导板和高温炉热电偶保护套管等。

 

核电领域

燃料包壳材料、结构材料和燃料棒定位格架,高温气体炉热交换器,其他材料难以替代

目前核电站蒸发器“U”形管仍完全依靠进口


技术指标

1、固溶强化型合金

使用温度范围为9001300℃,最高抗氧化温度达1320℃。例如GH128合金,室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。

2、时效强化型合金

使用温度为-253950℃,一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。制作涡轮盘的合金工作温度为-253700,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。例如:GH4169合金,在650℃的最高屈服强度达1000MPa;制作叶片的合金温度可达950℃,例如:GH220合金,950℃的拉伸强度为490MPa940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。


预期效益

本项目可行性研究按建设产能规模1500吨估算的建设投资为4.67亿元,正常年份的流动资金为3500万元,项目总投资为4.92亿元。本生产线按照2年建成,建成后2年达产进行经济分析,生产线建成后将年增加镍基高温合金材料1500吨,年销售收入29550万元,销售税金3046万元,销售利润9139万元。