耐高温合金

与处于普通温度的环境相比,部件在高温环境下面对更复杂更严峻的考验。比如,部分高硬度的材料在300度以下服役一切正常。但随温度继续升高,其硬度急剧下降。所以对处于不同工作位置的部件,由于其面对的温度情况不尽相同,需要正确地选择材料。

高温工况下部件失效的常见情况

高温蠕变

涡轮叶片由于要持续面对经燃烧后排出的气体,长期处于超过700度的高温,同时叶片要承受其快速旋转时产生的拉力。持续的作用力与高温的结合,是产生高温蠕变的典型情景。
镍基合金VS钴基合金。因镍基合金有较好的抗高温蠕变性能,常被用于制作涡轮叶片。

氧化和碳化

由于大多数工况处于非真空环境,因此高温工作环境下基本都需要面对被氧化的挑战。
Cr元素是抗氧化的关键,Cr自身与氧形成稳定致密的氧化物从而保护材料免受进一步的侵蚀。Cr也可分别与Al/Si/Ce 联合起抗氧化的作用。

热疲劳(热冲击)

当物件在服役时期,需要承受循环加热和冷却的外界作用时,容易产生裂纹,最终导致脆性断裂。比如涡轮增压发动机的排气管,经常要迅速地从常温升至900度高温,同时还要承受频繁的振动。此外承受类似挑战的还有玻璃模具、热锻模、热轧辊等。

热腐蚀

燃料燃烧后的混合气体中含有各种化学成分,例如Na2SO4,NaCl等等。这些盐类会沉积于金属的氧化物面。使原来保护性的氧化膜受到破坏,从而造成对基体金属材料的腐蚀。

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