什么是超级合金?
超级合金(Super Alloys)又叫高温合金。
顾名思义,超级合金具有卓越的力学性能,耐高温蠕变性能,出色的表面稳定性和耐腐蚀(氧化)性能,某些超级合金的工作温度能达到其熔点的90%。通俗地表达,超级合金就是:强度好、耐高温、耐腐蚀。
高温合金的成分涵盖30-40种元素,但多以铁、钴、镍为基础元素。按基础元素为维度进行划分,可分为铁基高温合金、钴基高温合金、和镍基高温合金。镍基单晶高温合金因耐温能力尤为出色,因此广受关注,成为一个主流发展方向。
超级合金可以做什么?
因为超级合金的卓越性能,它被大量应用在航空发动机制造中,如涡扇、燃烧室部件等,航空发动机中超级合金的使用量占比在50%以上。尤其对于涡扇叶片来说,蠕变性能是使用寿命最重要的决定因素之一。而超级合金的成功开发让许多极高温工程技术的实现成为了可能。
由于高温合金材料能较大提升航空航天用发动机的性能,因此近年来市场容量稳健增长。
超级合金:VDM® Alloy C-263
上文提到,超级合金主要应用在航天航空领域,但近年来,由于汽车发动机的尾气温度越来越高,时而甚至超过1000摄氏度,因此汽车发动机使用超级合金也出现增长趋势。
尤其在涡轮增压器领域,超级合金拥有广阔的应用前景。在平衡汽车性能与环保性方面,涡轮增压器是一个重要解决方案。因为保持油耗相同的前提下,涡轮增压器可以让发动机的动力更加强劲。除此之外,在保证发动机性能的前提下减小排量(所谓的“Downsizing”)是汽车行业多年来的一个趋势。但减小排量的同时,废气温度也会随之上升,因此传统的高温不锈钢并不足以满足高端汽车发动机的要求。正因如此,超级合金才会逐渐进入汽车领域。
VDM® Alloy C-263就是在这样的背景下应运而生的。它最初由劳斯莱斯研发,主要用途是涡轮增压器的密封部件。
VDM® Alloy C-263(2.4650)是一种沉淀硬化镍-铬-钴-钼合金,钛含量约为 2%。它的主要特征是高强度、良好的焊接性和高达 850°C(1562°F)的抗氧化性。它的应用范围包括燃气涡轮机的非转动部件,例如气密环、排气锥、套管、过渡衬管和燃烧室。
此外,这种合金也是重型对流烤箱风扇叶轮的建造材料。对于上一代 700°C(1292°F)燃煤电厂来说,VDM® Alloy C-263 是首选材料之一。
化学成分概览
材料性能
VDM® Alloy C-263具有以下特点:
优异的抗氧化性和耐腐蚀性,最高工作温度可达1000 °C(1800 °F)
在较高温度下保持良好的机械性能和卓越的抗蠕变性能
良好的焊接性,无焊后开裂敏感性
出色的耐磨损特性
耐腐蚀性
在高达1000 °C (1830 °F)时,VDM® Alloy C-263仍具有出色的抗氧化性。
VDM Metals生产多种超级合金,经验丰富,品质卓越。在接下来的微信文章中,我们会陆续为您介绍几种不同的超级合金,敬请期待!
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