บทนำ

ในสาขาการผลิตระดับไฮเอนด์เช่นการบินและอวกาศอุตสาหกรรมพลังงานและเคมีประสิทธิภาพของซูเปอร์อัลลอยจะกำหนดความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของอุปกรณ์โดยตรงในฐานะองค์กรในประเทศที่เชี่ยวชาญด้านการวิจัยและพัฒนาและการผลิตโลหะผสมชนิดพิเศษ Jinchuan New Materials (Zhengzhou) Co., Ltd. ได้รับผลลัพธ์ที่โดดเด่นในการวิจัยและพัฒนาและการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมของ Haynes230นิกเกิล-โครเมียมซูเปอร์อัลลอยด์ด้วยการสะสมเทคโนโลยีและความสามารถด้านนวัตกรรมกระบวนการบทความนี้จะวิเคราะห์รูปแบบทางเทคนิคของ Qingchuan New Materials ในฟิลด์โลหะผสม Haynes230จากสามด้านของหลักการทางเทคนิคการควบคุมกระบวนการและกรณีการใช้งาน

ลักษณะทางเทคนิคและความท้าทาย R & D ของโลหะผสม Haynes230

Haynes230เป็นซูเปอร์อัลลอยด์ที่เสริมความแข็งแกร่งด้วยสารละลายของแข็ง Ni-Cr ส่วนประกอบหลักได้แก่นิกเกิล57% โครเมียม22% ทังสเตน14% และเพิ่มอลูมิเนียมไททาเนียมและองค์ประกอบอื่นๆจำนวนเล็กน้อยโลหะผสมแสดงความแข็งแรงของอุณหภูมิสูงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันและเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีเยี่ยมต่ำกว่า900 ℃ โมดูลัสยืดหยุ่นได้ถึง240GPa และความหนาแน่น8.2g/cm³ เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่มีสภาพการทำงานที่รุนแรงเช่นห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์อากาศและใบพัดกังหันก๊าซอย่างไรก็ตามความแข็งสูง (HRC ≥ 35) และโมดูลัสยืดหยุ่นสูงทำให้เกิดการสั่นสะเทือนได้ง่ายในระหว่างการตัดและอุณหภูมิในพื้นที่สามารถสูงกว่า800 ° C ในระหว่างกระบวนการเจียรซึ่งอาจทำให้เกิดการแข็งตัวของพื้นผิวหรือรอยแตกจากความร้อนได้ง่าย

2.โซลูชันทางเทคนิคของ Qingchuan New Materials

1.การควบคุมกระบวนการหลอม: รับประกันความบริสุทธิ์และความสม่ำเสมอของส่วนผสม

วัสดุใหม่ของชิงฉวนใช้กระบวนการหลอมแบบเหนี่ยวนำสูญญากาศ (VIM) Electroplacer Melting (ESR) แบบคู่และปริมาณก๊าซ (เช่นออกซิเจนและไนโตรเจน) ในโลหะผสมจะถูกควบคุมให้ต่ำกว่า15ppm ผ่านการบำบัดด้วยสุญญากาศหลายขั้นตอนและขนาดของการรวมที่ไม่ใช่โลหะคือ ≤ 10μm. ตัวอย่างเช่นในการผลิตการตีขึ้นรูปแผ่นกังหัน GH4169กระบวนการอายุสองขั้นตอน (720 ° C 620 ° C) ทำให้ขนาดเฟสของแกมมากระจายอย่างเท่าเทียมกันภายในช่วง50-100นาโนเมตรซึ่งช่วยเพิ่มอายุการใช้งานที่อุณหภูมิสูงและยาวนานของวัสดุได้อย่างมีนัยสำคัญ

2.การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์การตัดและการเจียร: ลดผลกระทบจากความร้อนและการสึกหรอของเครื่องมือ

ในแง่ของลักษณะความแข็งสูงของ Haynes230 Qingchuan New Materials ได้พัฒนาไลบรารีพารามิเตอร์การประมวลผลพิเศษ:

• พารามิเตอร์การตัด: ความเร็วแกนหมุน800-1200r/นาทีอัตราป้อน0.05-0.1มม./r ความลึกในการตัด0.5-1มม. และน้ำหล่อเย็นแรงดันสูง (ความดัน ≥ 5MPa) สามารถลดอุณหภูมิการตัดได้มากกว่า30%
• พารามิเตอร์การเจียร: ใช้ล้อเจียร CBN (ขนาดอนุภาค120 #) ความเร็วเชิงเส้นของล้อเจียรคือ25-30 m/s ฟีดคือ0.01-0.02มม./pass การระบายความร้อนด้วยอิมัลชันสามารถลดแรงเจียรได้15% และความหยาบผิว Ra ≤ 0.8μm

3.นวัตกรรมกระบวนการบำบัดความร้อน: ควบคุมองค์กรขนาดเล็กและประสิทธิภาพ

วัสดุใหม่ของชิงฉวนบรรลุการตกตะกอนของเฟสแกมมาอย่างสม่ำเสมอผ่านการบำบัดอายุที่เป็นของแข็ง (1120 ℃/2h Air cooling 760 ℃/16h Air cooling) เพื่อให้ความต้านทานแรงดึงของวัสดุสูงถึง620MPa ที่1,000 ℃ และการยืดตัว ≥ 15% ตัวอย่างเช่นในการผลิตแผ่นห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์แอโรกระบวนการบำบัดความร้อนทำให้วัสดุมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นเพียง0.2มก./ซม. ² หลังจากการทดสอบออกซิเดชั่นที่900 ℃/100ชม. และประสิทธิภาพการต้านอนุมูลอิสระได้ถึงระดับขั้นสูงในระดับสากล

3.กรณีการใช้งานทั่วไปและการตรวจสอบทางเทคนิค

กรณีที่1: การผลิตชิ้นส่วนห้องเผาไหม้เครื่องยนต์อากาศ

แผ่นห้องเผาไหม้ Haynes230ที่จัดทำโดย Qingchuan New Materials สำหรับเครื่องยนต์ turbofan บางประเภทผ่านการปรับพารามิเตอร์กระบวนการปั๊มให้เหมาะสม (อุณหภูมิ950 ℃ การเสียรูป30%) และกระบวนการเชื่อม (การเติมลวดเชื่อมอาร์กอน) อัตราการส่งผ่านชิ้นส่วนคือ98.5% หลังจากการทดสอบและการตรวจสอบบนพื้นผิวแล้วส่วนประกอบจะไม่มีรอยแตกหลังจากรอบความร้อน1100 ℃/500h และความเสถียรของมิติดีกว่าข้อกำหนดในการออกแบบ

กรณีที่2: การหล่อใบพัดกังหันก๊าซที่มีความแม่นยำ

เพื่อตอบสนองความต้องการโครงสร้างโพรงที่ซับซ้อนของใบมีดกังหันก๊าซสำหรับงานหนักบางประเภท Qingchuan New Materials ใช้เทคโนโลยีการแข็งตัวแบบทิศทางโดยการควบคุมการไล่ระดับอุณหภูมิ (≥ 50 ℃/cm) และอัตราการดึง (3มม./นาที) เพื่อให้พื้นที่คริสตัลหลักของใบมีดมีสัดส่วนมากกว่า85% อายุการใช้งานเมื่อยล้ารอบต่ำถึงมากกว่า10รอบซึ่งสูงกว่ากระบวนการหล่อแบบดั้งเดิมถึง40%

ประการที่สี่ข้อได้เปรียบทางเทคนิคและมูลค่าอุตสาหกรรม

รูปแบบทางเทคนิคของ Qingchuan New Materials ในด้านโลหะผสม Haynes230สะท้อนให้เห็นถึงข้อดีสามประการ:

• ความสามารถในการควบคุมกระบวนการทั้งหมด: ตั้งแต่การหลอมการปลอมการอบชุบด้วยความร้อนไปจนถึงการตัดเฉือนการเพิ่มประสิทธิภาพวงปิดของพารามิเตอร์กระบวนการจะเกิดขึ้น
• โซลูชันที่กำหนดเอง: ให้บริการเลือกวัสดุและออกแบบกระบวนการตามสภาพการทำงานของลูกค้า (อุณหภูมิความเครียดปานกลาง)
• ความสามารถในการทดแทนการแปล: ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพส่วนผสมและนวัตกรรมกระบวนการประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์จะถูกเปรียบเทียบกับแบรนด์ชั้นนำระดับสากลและต้นทุนจะลดลงมากกว่า20%

บทสรุป

เนื่องจากอุปกรณ์การบินและอวกาศและพลังงานพัฒนาไปในทิศทางของอุณหภูมิที่สูงขึ้นและประสิทธิภาพที่สูงขึ้นความต้องการโลหะผสม Haynes230จะยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่องด้วยการลงทุนด้านเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องและการทำซ้ำกระบวนการ Qingchuan New Materials ไม่เพียงแต่ให้การรับประกันวัสดุที่เชื่อถือได้สำหรับอุปกรณ์ระดับไฮเอนด์เท่านั้นแต่ยังมีส่วนสำคัญในการพัฒนาอุตสาหกรรมซูเปอร์อัลลอยด์ของจีนที่เป็นอิสระและควบคุมได้ในอนาคตด้วยการผสมผสานระหว่างการผลิตอัจฉริยะและเทคโนโลยีวัสดุใหม่ Qingchuan New Materials คาดว่าจะประสบความสำเร็จมากขึ้นในด้านซูเปอร์อัลลอยด์