新資訊推薦高溫合金NCF750B鎳鉻合金的分析與研究

高溫合金NCF750B

NCF750B化學成分：

碳C：≤0.08

鉻Cr：14.0～17.0

鎳Ni：≥70.0

鋁Al：0.40～1.00

鈦Ti：2.25～2.75

鐵Fe：5.00～9.00

鈮Nb+Ta：0.70～1.20

鈷Co：≤1.00

錳Mn：≤1.00

硅Si：≤0.50

硫S：≤0.010

銅Cu：≤0.50

磷P：≤0.015

合金元素性能一覽表：

鎳(Ni)：鎳能提高鋼的強度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資源，故應盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。

鉻（Cr）：在結構鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。

鉬(Mo)：鉬能使鋼的晶粒細化，提高淬透性和熱強性能，在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應力，發(fā)生變形，稱蠕變)。結構鋼中加入鉬，能提高機械性能。 還可以抑制合金鋼由于火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。

鈷(Co)：鈷是稀有的貴重金屬，多用于特殊鋼和合金中，如熱強鋼和磁性材料。

鎢(W)：鎢熔點高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強性，作切削工具及鍛模具用。

鈦(Ti)：鈦是鋼中強脫氧劑。它能使鋼的內(nèi)部組織致密，細化晶粒力；降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當?shù)拟?，可避免晶間腐蝕。

釩(V)：釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細化組織晶粒，提高強度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。

鈮(Nb)：鈮能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強度，但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現(xiàn)象。在鐵基中加入以鈮為主的微合金元素組成的合金。鈮屬難熔金屬，熔點為2467℃，在1093～1427℃溫度范圍內(nèi)強度較高。同鎢合金和鉬合金相比，鈮合金塑性好，加工和焊接性能優(yōu)良，因而能制成薄板和外形復雜的零件，可用作航天和航空工業(yè)的熱防護和結構材料。鈮合金的工業(yè)生產(chǎn)，首先將粉末制成合金坯條，然后進行高溫燒結法或熔鑄法獲得錠坯或鑄件，但以熔鑄法用得最多，熔鑄法又以電子東熔煉和電弧爐熔煉為主。鈮合金在低溫下（-196℃）仍有較好的塑性。同鉬和鎢相比，鈮的合金元素種類多，加入量高。銅(Cu)：武鋼用大冶礦石所煉的鋼，往往含有銅。銅能提高強度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點是在熱加工時容易產(chǎn)生熱脆，銅含量超過0.5%塑性顯著降低。當銅含量小于0.50%對焊接性無影響。

鋁(Al)：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高沖擊韌性，如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。

高溫合金應用趨勢：通常的工作溫度超過600℃，在高溫下的強度、延展性、抗蠕變性能以及抗腐蝕能力都很強。對于高溫合金零部件，增材制造技術不僅能夠縮短生產(chǎn)時間、降低生產(chǎn)成本，還能優(yōu)先考慮功能設計，非常適用于制備航空發(fā)動機及燃氣輪機噴嘴、葉片、燃燒室等熱端部件，以及航天飛行器、火箭發(fā)動機等復雜零部件。近年來，高溫合金增材制造技術發(fā)展迅速，已在航空航天領域?qū)崿F(xiàn)了多項應用。

航空發(fā)動機采用鎳基合金增材制造零部件

賽峰集團是航空發(fā)動機市場中渦扇發(fā)動機和戰(zhàn)斗機發(fā)動機的主要制造商之一。該集團eAPU60微型渦輪發(fā)動機采用了增材制造的鎳基合金噴嘴，并作為AW189型直升機的輔助動力裝置的核心部件之一。

NCF750B渦輪噴嘴采用選區(qū)激光熔化3D打印工藝制造，采用鎳基合金X代替?zhèn)鹘y(tǒng)上使用的鉻鎳鐵合金鑄件。傳統(tǒng)的渦輪噴嘴由八個組件組成，通過3D打印允許將其切割成僅僅四個部件，使得噴嘴比原來輕了35％。采用3D打印技術制造渦輪噴嘴也縮短了開發(fā)時間，3D打印組件可以在幾天內(nèi)就完成制造。

XWB-97擁有有史以來首個最大的3D打印民用航空發(fā)動機組件

公司通過與英國制造技術中心（MTC）合作，在XWB-97發(fā)動機中采用3D打印制造了鎳基合金前軸承座結構件，該部件直徑1.5米、厚0.5米，大小類似于拖拉機輪胎。該組件并非整體，其包含的48個氣動形狀的葉片組件也是采用増材制造技術制成。

巡航導彈等高超聲速武器使用高溫合金增材制造燃燒室

超燃沖壓發(fā)動機是高超聲速武器的源動力之一，其整個結構在工作過程中整體會處于非常高的溫度狀態(tài)，當飛行速度為6倍聲速時，燃燒室溫度達2700 K左右，進口處的溫度甚至也達到1500K。

高超聲速武器發(fā)動機再生冷卻結構：

如此高的溫度普遍使用主動冷卻系統(tǒng)，即再生冷卻結構，其水力直徑約2 mm，比火箭發(fā)動機的冷卻通道尺寸更小。2016年，美國ATK公司采用激光粉末床熔融技術，實現(xiàn)了燃燒室的一次性整體成型，不僅大幅降低了設計與制備難度，而且有效提高了燃燒室的整體性能，而高溫合金就是制造燃燒室的主要材料。

增材制造鎳基合金用于火箭發(fā)動機部件

2017年，美國洛克達因公司與美國空軍合作開發(fā)了價值約1.15億美元的AR1火箭發(fā)動機，旨在取代俄制RD-180發(fā)動機。

AR1火箭發(fā)動機采用3D打印制造了一種高強度、耐燒蝕性好的鎳基超金屬合金材料(Mondaloy200?)，用于制造轉子和流體之間傳遞能量的發(fā)動機部件，此前俄制RD-180發(fā)動機部件需要金屬涂層，而這種新材料則無需涂層。

空客部署高溫合金大型工業(yè)級金屬增材制造系統(tǒng)

2016年，西亞基公司向空客交付的電子束增材制造(EBAM)110系統(tǒng)，能夠在打印過程中實時監(jiān)測和控制，可用于許多金屬和難熔合金，如鐵、鉭、鈮、鎢、鎳和不銹鋼等。

EBAM 110系統(tǒng)建造尺寸為1778×1194×1600 mm

從諸多報道也可以看出，當前電子束3D打印正普遍用于高溫合金的成型，除了上述案例，最為知名的當屬GE在近兩年大批采購和使用ACRAM EBM打印機，其生產(chǎn)的鈦鋁合金葉片已經(jīng)應用于GE9X發(fā)動機，相比傳統(tǒng)使用的鎳基合金輕50％左右，具有更加優(yōu)異的強度重量比。?

高溫合金增材制造作為目前的研究熱點與前沿方向，主要圍繞鈦合金、鎳基高溫合金、鈷鉻高溫合金等材料開展大量技術與應用研究。該應用方向主要開展的關鍵技術研究包括：開發(fā)模型、性能預測、高溫合金增材制造標準化等。未來，高溫合金增材制造將成熟用于航空發(fā)動機、軍用發(fā)動機、燃氣輪機等裝備，主要在燃氣式、渦輪葉片、渦輪盤等核心部件的制造中使用，有望大幅降低武器裝備的生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期。

上海隆進特殊鋼有限公司 資訊推薦：高溫合金加工緊固件材料、可加工成品（加熱元件護套、核蒸汽發(fā)生器管、燃氣渦輪部件、高壓壓氣機盤、燃燒室部件、發(fā)動機部件、渦輪葉片、壓氣機盤、渦輪機閘、熱交換器、蒸汽管道、設備管道、高溫螺柱、螺栓、高溫火焰筒、耐蝕封嚴圈、耐腐蝕隔圈、渦輪盤、盤軸、耐高溫葉片、高溫軸承、特種合金噴嘴、合金成型套筒、等）

加工耐蝕性緊固件材料、耐蝕性元件護套、耐蝕性發(fā)生器管、耐蝕性渦輪部件、耐蝕性高壓壓氣機盤、燃燒室耐蝕性部件、耐蝕性發(fā)動機部件、耐蝕性渦輪葉片、耐蝕性壓氣機盤、渦輪機閘、耐蝕性熱交換器、耐蝕性蒸汽管道、耐蝕性設備管道、耐蝕性螺柱、耐蝕性螺栓、高溫火焰筒、耐蝕封嚴圈、耐腐蝕隔圈、耐蝕性渦輪盤、耐蝕性盤軸、耐蝕性葉片、耐蝕性軸承、海洋材料、玻封管等。

海洋，海水應用：精密合金、高溫應用彈簧、高強度、抗耐磨、高強度、抗磨損、高溫合金高抗氧化等。常溫應用、高耐腐蝕性、高抗拉強度等。

我公司主導產(chǎn)品主要有四大類:

鍋爐、電站行業(yè)用鍛材鍛件、閥門閥體，主要材料有：SA-335P91、P92、F12F22等美國ASME 系列：德標WB36(15NiCuMoNb5)及42CrMo5-6等系列產(chǎn)品。(2)模具用鍛造扁鋼、模塊、圓鋼，主要生產(chǎn)材料有:12344 (H13)均質(zhì)化+超化、718HH、1.2379 (D2)、S136、NAK80、1.2316、1.2083 (4Cr13)、1.2085、1.4034、3Cr17NiMo、1.2358、1.2714、5CrNiMo、1.2367、9Cr18Mo、火焰淬火鋼7CrSiMnMoV.XPM、2738MOD、DC53、SKS3、SKD11以及新型模具鋼8407、8418 等牌號。(3)汽輪機行業(yè)用鍛材，主要生產(chǎn)材料有: 2Cr12NMo1W1V(日本61系列)0Cr17Ni4Cu4Nb (17-4PH)、1Cr12Mo、25Cr2Mo1VA、38Cr2Ni2Mo等。(4)不熱系列特異型件等。如：9Cr3Mo、9Cr18、42CrMo4、17NiCrMo6、34CrNi3Mo、34CrNiMo6、40CrNiMoA等各種牌號的合金結構鋼：20Cr13、SUS410/420 等Cr不銹鋼：SUS304/316L、0Cr25Ni20等Ni不銹：GH132等高溫合金系列：30CrMnSiNi2A、PCrNi3Mo等。