单晶高温合金发展现状
我国高温合金产业的现状及未来发展趋势
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54.镍基单晶高温合金的发展概况
![54.镍基单晶高温合金的发展概况](https://img.taocdn.com/s3/m/2dfa228383d049649b6658f7.png)
镍基单晶高温合金的发展概况镍基单晶高温合金的发展概况黄爱华1,崔树森1,王少刚1,杨胜群1,刘秀玲2,于兴福1(1.沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司,辽宁沈阳110043;2.沈阳铸造研究所,辽宁沈阳110022)摘要:论述了单晶高温合金的制备方法,凝固过程的控制。
概述了单晶高温合金的发展历程以及合金成分的发展。
最后介绍了我国高温合金的发展状况。
关键词:镍基单晶高温合金;制备方法;合金成分高温合金由等轴晶经历了定向柱晶发展到单晶,既是发动机工作温度不断提高的要求,也是凝固技术持续发展的结果。
镍基单晶高温合金通常划分为五代,早期研制的单晶合金称为第一代单晶合金[1],随着铼(Re)元素的引入,第二代和第三代单晶合金[2]相继出现,近期开始在单晶合金中加入元素钌(Ru),从而研制出第四代至第五代单晶高温合金。
镍基高温合金广泛应用于航空、航天、舰船、发电、机床、石油和化工等工业领域,在航空发动机上主要用于制作热端部件,如涡轮工作叶片、导向叶片、涡轮盘、燃烧室和压气机等部件。
在整个高温合金领域中,镍基高温合金占有特殊重要的地位,与铁基和钴基合金相比,镍基合金具有更好的高温性能,良好的抗氧化和抗腐蚀性能,可以说,镍基高温合金的发展决定了航空涡轮发动机的发展,也决定了航空工业的发展。
采用定向凝固技术制备出的单晶合金,其使用温度已接近合金熔点的90%,成为当代先进航空发动机热端部件不可替代的重要结构材料。
1情况介绍铸件形成定向柱晶组织必须具备两个条件,一是热流必须垂直于晶体生长的固液界面单向流动;二是固液界前方的液体中没有稳定的晶核。
Bridgman法就是一种广泛应用的由高温熔体生长单晶的方法。
单晶和定向柱晶凝固过程的唯一差别是单晶必须是由一个晶核长大而成的。
获得单一晶核的方法通常有两种:即选晶法和籽晶法,两种方法各有优缺点、互相补充。
(1)螺旋生长法制备单晶的基本原理(图1,图2),众多晶粒在经过螺旋形的单晶选择器后,只剩下生长最快的一个晶粒,从而形成单晶。
镍基单晶高温合金研究进展
![镍基单晶高温合金研究进展](https://img.taocdn.com/s3/m/444f41d12cc58bd63186bd3e.png)
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目录
1 引言 ........................................................................................................................... 3 2 镍基单晶高温合金的背景及意义 ........................................................................... 4
针对不同的应用温度范围及材料的性价比,已有多种高温合金材料被研制并得 到广泛应用,Ni 基高温合金适用于可以提供卓越的抗高温(800℃以上)蠕变、疲劳 性能,Ti 基高温合金具有密度低的优势,但抗氧化能力差,主要应用于 700℃的工作 环境,高强度、抗蠕变的铁素体刚则具有低廉的价格,广泛应用于高温蒸汽(565℃) 发电装置,而碳化硅等陶瓷材料由于韧性及延展性较差,一般不能应用于以上工作 环境。
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2.2 单晶高温合金的发展历程
单晶高温合金是先进航空发动机的关键材料,多年来各国十分重视镍基单晶合 金的研制和开发,采用镍基单晶高温合金制造涡轮叶片已成为当前先进航空发动机 的标志之一。F119、GE90、EJ200、M88-2、P2000 等先进航空发动机无一例外地选 用了单晶合金作为叶片材料。与多晶高温合金相比,单晶合金的主要优势在于:1)高 的初熔温度容许合金进行充分的固溶处理,从而获得高的蠕变强度;2)没有易成为 裂纹起始位置的晶界;3)由于<001>晶体取向的低弹性模量而具有高的热疲劳抗力。 单晶高温合金也将是今后相当长时期内先进航空发动机的关键材料,20 世纪 70 年代 以来,国际上对其他高温材料也一直在进行研究,如:定向共晶合金、难熔金属基 合金、金属间化合物基合金、陶瓷材料。但目前都因某些关键问题未获解决还不能 顺利付诸实际应用。迄今还没有一类材料能像镍基单晶高温合金这样具有良好的综 合性能。在今后相当长时期内,单晶合金仍将是航空发动机的关键材料。图 1 是镍 基高温合金发展的基本趋势。
带你了解高温合金行业发展现状和竞争格局
![带你了解高温合金行业发展现状和竞争格局](https://img.taocdn.com/s3/m/3cf82e7126d3240c844769eae009581b6bd9bdf3.png)
带你了解⾼温合⾦⾏业发展现状和竞争格局2020-2025年中国⾼温合⾦⾏业市场前景预测与投资战略规划分析报告⾼温合⾦是指以铁、镍、钴为基,能在600℃以上的⾼温及⼀定应⼒作⽤下长期⼯作的⼀类⾦属材料,具有优异的⾼温强度,良好的抗氧化和抗热腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能,⼜被称为“超合⾦”,主要应⽤于航空航天领域和能源领域。
西部超导科创板上市,⾼温合⾦产能将跃升⾄⾏业第⼀!中国⾼温合⾦⾏业发展历程我国⾼温合⾦的发展经历了三个阶段:第⼀阶段从1956年⾄20世纪70年代初,是我国⾼温合⾦的创业和起始阶段。
在苏联专家的指导下炼出的第⼀炉⾼温合⾦GH3030,拉开了我国研制和⽣产的序幕。
1960年后,我国开始独⽴⾃主地研制和⽣产主要歼击机发动机所需的各种⾼温合⾦材料,建⽴和完善了我国⾼温合⾦的⽣产和研究基地。
根据国内航空发动机研制与⽣产的需求,开发了有我国特⾊的⼯艺,形成了与我国装备相适应的⽣产路线。
第⼆阶段从20世纪70年代中期⾄90年代中期,是我国⾼温合⾦的提⾼阶段。
随着新型航空发动机的试制和⽣产,对发动机⽤⾼温合⾦材料的纯洁度、均匀性和综合性能⽐过去提出了更⾼的要求。
在研发过程中,全⾯按照国外的技术标准进⾏研制和⽣产,按照国外的规范加强质量控制和质量检测⼯作。
经过这⼀阶段的⼯作,不但研制成功⼀系列新的合⾦,包括⾼性能变形合⾦、铸造合⾦、定向凝固及单晶合⾦,更重要的是使我国⾼温合⾦的⽣产⼯艺技术和产品质量控制等⽅⾯上了⼀个新台阶。
第三阶段从20世纪90年代中期⾄今,是我国⾼温合⾦的新发展阶段。
本阶段的特点是应⽤和开发出⼀批新⼯艺,研制和⽣产了⼀系列⾼性能、⾼档次的新合⾦。
随着新型先进航空发动机的设计、研制和⽣产,要求研制和发展⾼性能的新⾼温合⾦材料。
图表1:中国⾼温合⾦发展历程中国⾼温合⾦⾏业概况2018年,我国⾼温合⾦材料⽣产量为3.52万吨,销量为5.93万吨,市场规模超过130亿元。
高温合金材料发展现状与趋势
![高温合金材料发展现状与趋势](https://img.taocdn.com/s3/m/ca1aee00a22d7375a417866fb84ae45c3b35c220.png)
高温合金材料发展现状与趋势高温合金是指具有优异的高温强度、高温蠕变和高温抗氧化性能的材料。
这些材料被广泛应用于航空航天、火箭、汽车、能源、化工和核工业等领域。
随着这些领域对高温材料需求的不断增加,高温合金材料也因此得到了广泛的关注和研发。
本文旨在对高温合金材料的发展现状和未来趋势进行探讨。
一、高温合金材料的分类高温合金材料主要可分为镍基高温合金、铬基高温合金和钛基高温合金。
其中镍基高温合金是应用最为广泛的一类高温合金。
镍基高温合金具有强的抗氧化性、良好的高温蠕变和高温疲劳性能、优异的耐腐蚀性、高的热强度和热稳定性等优点,被广泛应用于各种高温领域。
二、高温合金材料的发展现状高温合金材料的发展历程可以追溯到20世纪50年代。
在此以前,主要采用的是铁基合金,但铁基合金存在工作温度范围狭窄、低温下脆性易剥落等缺点。
20世纪50年代中期,美国医生·布拉斯特博士首次成功研制出镍基合金,开创了高温合金材料的新时代。
70年代至80年代之间,欧美日等国的高温合金技术突飞猛进,并得到广泛推广应用。
目前,高温合金材料已经具备了广泛的应用场景和应用前景,尤其是在航空航天、火箭、船舶、发电等领域。
随着材料科学技术的逐步提高,未来高温合金的研究和应用将更加广泛,发展也将日益壮大。
三、高温合金材料的未来趋势1. 单晶高温合金材料将得到广泛应用单晶高温合金材料是指各向同性粉末冶金高温合金,具有耐蠕变和循环寿命长、耐热劣化和抗氧化性能好的特点。
单晶高温合金材料主要应用于高温部件上,例如发动机涡轮叶片、转子盘、燃烧室内强制部件等方面。
2. 复合材料和纳米材料将成为研究热点复合材料和纳米材料将成为高温合金材料的研究热点。
复合材料具有优良的力学性能和耐热性能,可以制备成薄壁结构材料和非对称结构材料等多种形状的零部件。
纳米材料具有优异的力学性能和微观结构特性,可以强化高温合金材料的高温强度和热稳定性能。
3. 新型高温合金材料将不断发展新型高温合金材料将不断涌现,例如具有先进内部组织结构的超高温合金材料和低密度强韧高温合金材料等。
我国高温合金的发展与创新
![我国高温合金的发展与创新](https://img.taocdn.com/s3/m/0df840fed4bbfd0a79563c1ec5da50e2524dd12d.png)
我国高温合金的发展与创新高温合金是一种具有优异高温强度和抗腐蚀性能的金属材料,被广泛应用于航空、航天、能源等领域。
我国高温合金产业经历了多年的发展,已经取得了显著的成果,并不断创新,进一步提高国内高温合金的研发能力和应用水平。
自20世纪50年代以来,高温合金经历了漫长的发展历程。
从最早的单一合金体系,到现在的多种合金体系,高温合金的性能得到了极大的提升。
我国高温合金的研究与发展始于20世纪60年代,经过多年的努力,已经具备了完整的高温合金体系,并研制出了多种新型高温合金材料。
在高温合金的创新方面,我国科研人员采用全新的研发理念,不断探索新的生产工艺,以提高高温合金的性能。
近年来,我国高温合金在成分设计、冶炼工艺、热处理制度等方面取得了重要进展,研发出了一批具有自主知识产权的高温合金材料。
例如,以 Haynes合金为代表的沉淀强化高温合金,具有优异的高温强度和抗氧化性能,为我国航空、航天等领域提供了重要的材料支撑。
高温合金被广泛应用于航空、航天、汽车、石油等领域。
在航空领域,高温合金主要用于制造发动机、燃气轮机等高温部件。
我国高温合金的发展为航空发动机的性能提升提供了重要支持,使我国航空工业得到了长足的发展。
在航天领域,高温合金主要用于制造火箭发动机、航天器高温部件等。
我国高温合金的成功研发,使我国航天器的性能得到了显著提升。
在汽车领域,高温合金主要用于制造发动机、涡轮增压器等高温部件,提高汽车的性能和燃油经济性。
在石油领域,高温合金主要用于制造石油钻井设备、管道和阀门等,提高设备的耐腐蚀性和安全性。
展望未来,高温合金产业将迎来更多的发展机遇和挑战。
随着科技的不断进步,高温合金的性能和制造工艺将进一步提升,应用领域也将更加广泛。
我国高温合金产业需结合国内外市场需求和技术发展趋势,加大创新力度,提高生产效率和质量水平,以实现可持续发展。
一方面,应加强基础研究,注重材料成分与性能关系的深入研究,发掘高温合金材料的潜力,提升材料的综合性能。
2023年高温合金行业市场分析报告
![2023年高温合金行业市场分析报告](https://img.taocdn.com/s3/m/3dad9bc27d1cfad6195f312b3169a4517723e528.png)
2023年高温合金行业市场分析报告高温合金是指在高温环境下能够保持良好力学性能、耐蚀性和耐热性的金属材料。
随着航空、航天、火箭、核工业等高科技领域的不断发展,对高温合金的需求不断增长,市场前景广阔。
本文将对高温合金行业市场进行分析。
一、市场规模及发展趋势高温合金行业市场规模不断扩大。
据统计,在全球高温合金市场中,美国、欧洲和日本等传统产业国家持续占据主导地位。
截至2019年,全球高温合金市场规模已达到153.6亿美元,且随着高温合金市场应用范围拓宽,市场规模将进一步扩大。
未来高温合金表现趋势看起来积极。
预期全球油气行业较快增长,因为石油和天然气的非常规含量增加,将推进高温合金的应用领域。
随着航空航天、核能、化工等蓬勃发展,这些领域对高温合金的需求将会进一步提高,市场潜力巨大。
二、市场分析1. 地理分布高温合金的生产基地主要集中在欧洲、美国、日本等发达国家,其中,美国占据高温合金的40%市场份额,成为全球最大的高温合金生产国。
此外,中国、印度、俄罗斯等一些新兴市场国家也在逐渐崛起,中国已成为全球高温合金供应大国,将成为未来主导市场。
2. 应用领域高温合金的应用领域较为广泛,主要应用于航空航天、火箭、核工业、能源、化工、汽车等高科技领域。
其中,航空航天、火箭及其它高科技装备的生产领域是高温合金的重点应用领域,以美国的高温合金应用领域为例,航空航天行业应用高温合金的比例高达85%,而其它领域只占15%。
3. 供需形势目前,高温合金供需形势总体平衡,市场供应相对稳定,随着高温合金的应用越来越广泛,对高温合金质量和性能的要求越来越高,这对高温合金生产商提出了更高的要求。
同时,受成本和环保等因素的影响,高温合金的价格也在逐步上涨。
4. 竞争格局高温合金行业竞争格局呈现出产业集中度较高的特点,少数大型企业占据了市场主导地位,例如美国墨菲特纳公司、爱科森工业、日本材料产业、中国航发控制等。
同时,新兴市场的快速崛起以及国内外外资企业加速布局,也增加了高温合金行业的竞争情况。
中国高温合金材料行业市场现状及未来发展趋势分析报告
![中国高温合金材料行业市场现状及未来发展趋势分析报告](https://img.taocdn.com/s3/m/cefa18082f3f5727a5e9856a561252d381eb2041.png)
中国高温合金材料行业市场现状及未来发展趋势分析报告一、市场现状:1.市场规模:中国高温合金材料行业市场规模庞大,2024年市场规模超过1000亿元人民币。
2.市场需求:高温合金材料在航空航天领域应用广泛,航空发动机是最重要的应用领域。
同时,能源行业中的石油、天然气开采以及炼油、化工等领域也对高温合金材料有较高需求。
3.市场竞争:目前,国内高温合金材料市场竞争激烈,主要由一些知名企业主导,如比亚迪材料、上海冶钢、中国铁道科学研究院等。
4.技术水平:国内高温合金材料技术水平逐渐提升,但与发达国家相比,还存在一定差距。
需要进一步加强技术研发和创新能力,提升自主知识产权的比重。
5.出口情况:中国的高温合金材料出口量大幅增加,已经成为全球重要的出口国之一二、未来发展趋势:1.技术创新:高温合金材料行业需要加强技术创新,提高产品质量和性能。
加大研发投入,加强与高校、科研机构的合作,引进国外先进技术,提升企业的核心竞争力。
2.产业链延伸:高温合金材料产业链需要进一步延伸,提高附加值。
发展高端制造、智能制造等相关领域,实现产业链的全面发展。
3.环保与可持续发展:随着环境污染问题的不断加剧,高温合金材料行业需要加强环保意识,推动绿色制造。
研发环保型高温合金材料,提高资源利用率,实现可持续发展。
4.人才培养:加强高温合金材料行业的人才培养工作,增强人员的技术能力和创新意识。
提供良好的职业发展机会,吸引优秀人才进入该行业。
5.国际合作:加强国际合作,提高国内高温合金材料的国际竞争力。
通过技术合作、市场合作等方式,引进国外技术和市场资源,推动中国高温合金材料行业的发展。
总结:中国高温合金材料行业市场规模庞大,在航空航天、能源、化工等领域有着广阔的应用前景。
未来,需要加强技术创新,延伸产业链,推动绿色制造,加强人才培养,加强国际合作,以实现行业的可持续发展。
2024年高温合金市场调研报告
![2024年高温合金市场调研报告](https://img.taocdn.com/s3/m/f59019670166f5335a8102d276a20029bd6463c0.png)
2024年高温合金市场调研报告引言高温合金指的是具有在高温环境下保持良好机械性能和耐腐蚀性能的合金材料。
在航空、能源和化工等领域,高温合金的需求量逐年增加。
本报告将对全球高温合金市场进行调研,分析市场现状和未来发展趋势。
市场规模根据调研数据,截至2020年,全球高温合金市场规模达到X亿美元,预计到2025年将增至Y亿美元。
高温合金的市场需求主要来自航空航天、能源和化工等行业。
市场驱动因素高温合金市场的增长受到多个因素的驱动。
首先,航空航天行业对高温合金的需求增加。
随着民航机队规模的扩大和新技术的引入,对高温合金的需求量不断增加。
其次,能源行业对高温合金的需求也在增长。
高温合金在石油、天然气和核能等领域具有重要应用,随着能源需求的增加,对高温合金的需求也在增长。
此外,化工行业对高温合金的需求也在不断增加,用于制造耐蚀设备和反应器等。
主要产品类型高温合金市场主要包括镍基高温合金、钴基高温合金和铁基高温合金三种产品类型。
镍基高温合金是市场上最常见的类型,具有良好的耐高温性能和机械性能。
钴基高温合金具有出色的耐磨和耐热疲劳性能,适用于高温环境中的重载应用。
铁基高温合金具有较低的成本和良好的可加工性,但在耐腐蚀性能方面稍逊于镍基和钴基高温合金。
市场分布从地域分布来看,全球高温合金市场主要集中在北美、欧洲和亚太地区。
北美地区拥有领先的航空航天和能源行业,对高温合金的需求较大。
欧洲地区在航空航天技术和核能领域取得了重大突破,对高温合金的需求也在增加。
亚太地区是全球制造业的重要基地,对高温合金的需求量也在逐年增加。
市场竞争格局全球高温合金市场竞争激烈,主要厂商包括康宁公司、阿尔贝马尔科姆公司和爱迪达斯公司等。
这些公司在高温合金研发和生产方面具有一定的技术优势和市场份额。
同时,中国等新兴经济体的高温合金产业也在迅速崛起,竞争格局趋于多元化。
市场前景未来几年,全球高温合金市场将继续保持增长的势头。
随着航空航天、能源和化工等行业的发展,对高温合金的需求将持续增加。
单晶材料发展现状
![单晶材料发展现状](https://img.taocdn.com/s3/m/afe44d5ffbd6195f312b3169a45177232f60e404.png)
单晶材料发展现状单晶材料是指晶体中存在一个区域具有完全相同的结构和取向,而其他区域则具有完全不同的结构和取向的材料。
它具有良好的热力学和力学性能,广泛应用于航空航天、能源、电子、光电等领域。
以下是单晶材料发展现状的介绍。
首先,单晶金属材料的发展进展迅速。
随着航空航天行业的不断发展,对高温、高强度、高韧性材料的需求越来越迫切。
单晶镍基合金作为一种重要的高温结构材料,具有良好的高温性能和抗氧化性能,已经成功应用于航空航天领域。
其次,单晶半导体材料的研究也取得了重要进展。
单晶硅是目前最常用的半导体材料,广泛应用于电子和光电子器件。
近年来,随着半导体技术的快速发展,人们逐渐开始研究其他单晶半导体材料,如氮化镓、碳化硅等,这些材料具有更高的载流子迁移率和更宽的能隙,可以应用于高性能功率器件和光电子器件。
另外,单晶陶瓷材料的研究也取得了一定的进展。
单晶陶瓷材料具有优异的力学性能和耐高温性能,被广泛应用于航空发动机、汽车发动机等高温工况下的零部件。
近年来,人们开始研究新型单晶陶瓷材料,如氧化锆、氧化铝等,以提高其力学性能和热稳定性,为高温工况下的应用提供更好的材料。
最后,单晶材料的制备技术也在不断改进和发展。
传统的单晶材料制备方法主要包括自发生长法、凝结法和加工法。
近年来,随着材料科学和制备技术的进步,人们开始采用先进的技术,如溶剂热法、气相沉积法等,以提高单晶材料的质量和尺寸,同时降低制备成本。
总的来说,单晶材料作为一种具有独特性能的材料,在航空航天、能源、电子、光电等领域具有广阔的应用前景。
随着材料科学和制备技术的不断进步,相信单晶材料的研究和应用将得到进一步的推动和突破。
新型镍基单晶高温合金在航空发动机中的应用前景
![新型镍基单晶高温合金在航空发动机中的应用前景](https://img.taocdn.com/s3/m/17172681fc0a79563c1ec5da50e2524de418d05e.png)
新型镍基单晶高温合金在航空发动机中的应用前景新型镍基单晶高温合金是近年来航空发动机材料领域的一项重要技术创新,具有很高的应用前景。
目前,航空发动机对材料的要求越来越高,长期以来使用的铸造镍基合金在高温、高压和高速等极端环境下表现出诸多局限性,限制了发动机的发展空间。
而镍基单晶高温合金作为新一代航空发动机材料,具有很高的热稳定性、抗蠕变能力和粉末粘结强度,能够满足航空发动机对高温和高加载性能的要求,具有广阔的应用前景。
首先,镍基单晶高温合金具有优越的高温性能。
在航空发动机工作温度高达1000℃以上的极端条件下,普通铸造镍基合金易发生晶粒细化与增大的现象,从而导致材料的疲劳性能下降。
而镍基单晶高温合金通过单晶制备工艺,能够避免晶粒的形变与细化,提高材料的高温强度和抗疲劳性能。
其次,镍基单晶高温合金具有较好的抗蠕变能力。
在航空发动机工作温度条件下,材料会因长时间的高温作用而发生蠕变现象,从而导致材料变形和失效。
相比之下,镍基单晶高温合金具有较低的蠕变速率和较高的持久强度,能够延长材料的使用寿命,提高发动机的可靠性和安全性。
此外,镍基单晶高温合金具有良好的粉末粘结强度。
在航空发动机中,材料的抗氧化性能是至关重要的。
普通镍基合金在高温下容易与空气中的氧发生反应,导致表面氧化层的生成,降低发动机的工作效率。
而镍基单晶高温合金通过合金元素的优化配比,能够形成致密、稳定且具有良好附着力的氧化层,提高材料的抗氧化性能。
综上所述,新型镍基单晶高温合金在航空发动机中具有广泛的应用前景。
它们能够满足航空发动机对于高温、高压和高速等严苛条件下的材料性能要求,能够提高发动机的工作效率和可靠性,实现更高的推力输出和更长的使用寿命。
然而,虽然镍基单晶高温合金具有很高的应用潜力,但目前仍面临一些挑战和困难。
例如,合金的制备工艺和生产成本较高,合金的热膨胀系数与基体的匹配问题等。
因此,进一步的研究和发展势在必行,以进一步提高镍基单晶高温合金的性能,并实现其在航空发动机中的更广泛应用。
2023年高温合金行业市场规模分析
![2023年高温合金行业市场规模分析](https://img.taocdn.com/s3/m/373d8312dc36a32d7375a417866fb84ae45cc3e7.png)
2023年高温合金行业市场规模分析高温合金是一种能够在高温环境下保持强度、耐腐蚀和高温稳定性的合金材料。
它广泛应用于航空、航天、船舶、石油化工、能源、医疗等高端制造领域。
随着中国经济的发展和高端制造业的崛起,高温合金行业市场规模也在不断扩大。
目前,全球高温合金市场规模正在迅速增长。
据市场调研机构Grand View Research的数据显示,全球高温合金市场规模从2019年的56.6亿美元增长到2025年的84.3亿美元,年复合增长率为6.2%。
中国是全球最大的高温合金生产和消费国家之一,近年来高温合金行业市场规模也在不断扩大。
中国高温合金行业市场规模的增长主要受以下几个因素的影响:一、航空、航天和国防领域对高温合金需求的增加随着中国航空、航天和国防领域的不断发展,对高温合金的需求也在不断增加。
高温合金在航空发动机、火箭发动机、导弹制导系统等领域有着广泛的应用,作为航空、航天和国防领域的重要材料,高温合金市场需求将会保持增长态势。
二、石油化工及新能源行业对高温合金需求的增加高温合金也是石油化工和新能源行业的重要材料之一。
在石油化工领域,高温合金主要用于炼油、化肥、煤制油等生产过程中的高温腐蚀环境;在新能源领域,高温合金主要应用于太阳能反应器、核反应器、风力发电机组等设备中,随着石油化工和新能源行业的不断发展,高温合金的需求也将逐渐增加。
三、国家政策的推动随着中国“制造业2025”等国家政策的推动,高端制造业将成为中国经济发展的重要方向。
高温合金行业作为高端制造业中的一部分,将受益于国家政策的推动,市场规模也将逐步扩大。
总之,高温合金行业市场规模随着中国高端制造业的发展和政策的推动不断扩大。
未来,高温合金行业将继续保持稳定的增长态势,并向着产业链更加完整的方向发展。
单晶高温合金弹性模量和泊松比测试方法的现状分析
![单晶高温合金弹性模量和泊松比测试方法的现状分析](https://img.taocdn.com/s3/m/1cac6696eefdc8d377ee3229.png)
单晶高温合金弹性模量和泊松比测试方法的现状分析赵澎涛, 于慧臣, 何玉怀(中国航发北京航空材料研究院 航空材料检测与评价北京市重点实验室 中国航空发动机集团材料检测与评价重点实验室材料检测与评价航空科技重点实验室,北京 100095)摘要:针对单晶高温合金等材料弹性常数表现出的各向异性特点,归纳了现有用于单晶高温合金弹性模量和泊松比的两种主要测试方法:静态法和动态法。
分析单晶高温合金弹性模量和泊松比的国内外研究现状,总结目前国内外研究中存在的主要问题及可行的解决途径,并指出:单晶高温合金弹性模量和泊松比测试缺乏专门的测试标准;相比国外,国内在测试与表征技术研究方面还存在明显的差距,工程应用中往往忽视晶体取向对弹性模量和泊松比的影响,因此有必要针对现有的测试标准和方法对测量单晶高温合金弹性常数的误差影响进行评估,制定适用于单晶高温合金的测试标准。
同时,详细阐述在考虑晶体取向的影响下,通过对晶体取向指数与弹性模量的线性回归分析,建立单晶高温合金DD6材料弹性模量和泊松比与晶体取向的定量关系的过程。
关键词:单晶高温合金;弹性模量和泊松比;静态法;动态法;晶体取向doi :10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000019中图分类号:V216.4 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2019)03-0025-10材料在高温下的弹性模量(杨氏模量E 和剪切模量G )及泊松比μ是材料结构设计和强度校核必不可少的参数,其准确与否直接影响结构中应力应变的计算精度,同时也会对高周疲劳、低周疲劳、蠕变以及疲劳蠕变交互作用的寿命预测的准确性产生重要影响[1-3]。
随着航空工业的发展和需求,航空发动机中的涡轮导向叶片、工作叶片等关键部位,逐步采用了单晶等高温合金。
这些材料表现为各向异性特征,其弹性模量和泊松比性能与晶体取向、温度和基体相/析出相的演变过程等均有密切的关系,弹性模量和泊松比测试标准逐渐凸显不足,尤其表现在高温环境下的测量。
镍基单晶高温合金的发展概况
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镍基单晶高温合金的发展概况
镍基单晶高温合金是一种以镍为基础,以碳钒铌等元素为辅助元素主要成分的高温合金,它具有优异的热强度和抗腐蚀性,在高温条件下具有良好的强度性能,广泛应用于航天、航空、火力发电、核能、冶金等功能性领域。
本文综述了近年来镍基单晶高温合金发
展的研究进展,以期为高温合金的开发和应用提供有价值的参考。
首先,介绍了镍基单晶高温合金的优点。
生产的镍基单晶高温合金可耐高温,性能更
优越,特别是其耐腐蚀性、抗疲劳性和耐热性表现出其独特的优越性,使其可作为高温热
和应力腐蚀系统的首选材料。
其次,介绍了有关镍基单晶高温合金的研究进展。
先进的单
晶高温合金材料的成分已能满满足高温及其专用要求,现已成功用于核电站中的高温专
用材料、涡轮风机叶片和管子以及航空、航天等高温高压条件下的分级结构材料中。
所有
这些都得益于理论研究和应用实践。
最后,介绍了该研究领域中出现的一些潜在技术问题。
由于镍基单晶高温合金由众多元素组成,其特性受到众多因素的影响,因此,设计和制备
镍基单晶高温合金时需要对材料组成及其物理化学性能进行综合研究,以确保材料的优良
性能。
综上所述,镍基单晶高温合金具有优良的性能,近年来其发展取得了长足的进展,但
也存在一定的技术问题。
未来更大的研究热点将放在材料组成、材料性能和产品制备上,
目的是开发出性能更优的,更加先进的镍基单晶高温合金。
镍基单晶高温合金研究进展
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镍基单晶高温合金研究进展独立为一个领域的镍基单晶高温合金(Ni-Based Single-Crystal Superalloys)研究起步于20世纪50年代,主要目标是在高温、高压、高速等极端环境下保持优异的力学性能。
如今,这一领域已经取得了显著的进展,推动了航空航天、能源等关键工业的发展。
受制于晶体缺陷(如位错、晶界和第二相)对材料力学性能的影响,研究者最初承认了单晶材料在抗蠕变强度、抗腐蚀和抗氧化性方面的潜力,这让镍基单晶高温合金的研究开始受到关注。
随着应用需求和制造技术的进步,研究者开始探索新的冶金设计原理,克服制约合金性能提升的关键元素/组织的影响。
在材料选择方面,硬化元素(如铝、钛),刚性和解析强化元素(如钨、镍)以及一些其他元素(如镍、镍酮等)已经得到广泛采用。
而在微观组织设计上,利用多元素固溶强化,普遍采用的'γ/γ'二相组织设计以及精细的嵌套共析组织设计已经取得了显著的力学性能提升。
尤其是近年来在第二相强化机制理解的深入,使得研究者在了解和控制合金中不同的位错-第二相相互作用,以及在指导强化相布局优化方面取得了突破性进展。
另一方面,制备工艺也是影响镍基单晶高温合金性能的重要因素。
如今,过渡金属基单晶合金的制备工艺已经实现了工业化。
其中辐射区熔技术和定向凝固技术居于主导地位,使得合金中的第二相尺寸、形状和分布得到了有效控制,同时也保证了合金的组织均匀。
此外,结构设计也在镍基单晶高温合金的性能提升方面起到了重要作用。
近年来,材料科学家已经从多尺度、多视角对合金微观组织进行了深入研究,提出了多个有效的结构优化方案。
如对合金中强化相的尺寸、形状、分布以及取向等进行优化,引入双强化设计,实现第二相强化与固溶强化的协同增强等。
综上所述,随着理论研究、工艺技术和实际应用的深入,镍基单晶高温合金的设计和制备技术发展迅速,性能也得到了显著提升。
不过,目前镍基单晶高温合金的研究仍面临严峻的挑战,如如何进一步提高合金的使用温度,如何改善合金的持久性以及如何实现复合强化设计等。
高温合金焊接研究现状及发展趋势
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高温合金焊接研究现状及发展趋势摘要:硬质合金是一种粉末冶金制造的金属陶瓷材料,金属化合物(WC、TaC、TiC、NbC和其他碳化物)作为基体,过渡金属(Co、Fe和Ni)作为结合相。
由于强度高、硬度高、耐磨性高、热膨胀系数小、Roth硬度好等一系列优良特性,被称为“工业牙齿”。
作为切削刀具、高温高压成形工具、耐磨耐腐蚀零件等材料,广泛应用于航空航天、工程、石油工业、地质勘探等领域。
关键词:硬质合金;钢;焊接方法;发展趋势引言高温合金又称超合金(Superalloy),是一种基于第八组元素的合金材料,能够承受高温高压下的较大载荷,保持较高的表面稳定性。
高温合金一般具有良好的耐高温性、抗氧化性和耐腐蚀性、优良的抗疲劳性和抗蠕变性以及优良的结构稳定性。
是目前飞机发动机和地面燃气轮机热端零件的最佳材料。
1高温合金的概况及分类采用材料改造方法,可将高温合金分为铸造高温合金、锻造高温合金和新型高温合金。
当前,锻造高温合金在生产实践中占据主导地位。
膝关节置换术的最新发展成功研制了我国φ1.2m GH4698合金圆盘和φ0.8m GH4742合金圆盘,成功消除了进口依赖性,满足了我国大型船舶和燃气轮机的迫切发展需要。
铸态高温合金结构较为稳定,甚至其稳定的工作温度也可以提高到1827℃以上。
新型高温合金解决了高温合金的强分离和难形成问题,主要包括普通粉末冶金和氧化分散高温合金。
与前两种方法形成的超合金相比,新型超合金的应用范围更广。
2焊接方法2.1钎焊作为焊接硬质合金到钢的最传统的连接方法,连接性能主要取决于批次的选择。
因此,目前的研究主要集中在选择和研究开发批次,其中最常用的批次是铜批次、镍批次和银钎焊。
Cu基焊料具有良好的塑性和韧性,能很好地保护WC-co-hartll,并且与钢的热膨胀系数很好地匹配。
Cu合金与钢焊接时的残馀应力几乎可以忽略不计,因此引起了科学界和工业界的关注。
与纯Cu相比,含Sn、Mn、Zn、Al等合金元素的Cu基焊料具有较好的基体润湿性,成型Fe-Co基固体溶液提高了落叶松化合物的界面结合强度,从而获得了具有优良力学性能的焊接接头。