1. Nền tảng kỹ thuật: Các đặc tính thành phần và yêu cầu điều kiện làm việc khắc nghiệt của hợp kim Haynes230

Haynes230 là một hợp kim nhiệt độ cao tăng cường kết tủa dựa trên niken. Thành phần cốt lõi của nó bao gồm: carbon (0,05%-0,15%), crom (20%-24%), niken (biên độ), molypden (1%-3%), vonfram (13%-15%), nhôm (0,2%-0,5%), v. v. Thiết kế thành phần này mang lại cho nó ba lợi thế cốt lõi:

1. Nhiệt độ cao chống oxy hóa: Crom tạo thành một màng oxit dày đặc trên bề mặt, do đó hợp kim vẫn có thể duy trì sự ổn định cấu trúc ở 1000 ℃;

2. Khả năng chống rão: Vonfram, molypden và các nguyên tố khác cải thiện độ bền của vật liệu thông qua tăng cường dung dịch rắn, và pha gamma '(Al,Ti) hình thành phân bố khuếch tán ở 750-1000 ° C, ức chế hiệu quả sự trượt ranh giới hạt;

3. Chống ăn mòn: Hàm lượng crom cao kết hợp với tác dụng tổng hợp của molypden để làm cho nó hoạt động tốt trong môi trường ăn mòn như lưu huỳnh và clo.

Những đặc điểm này làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các bộ phận làm việc khắc nghiệt như cánh tuabin động cơ hàng không vũ trụ và buồng đốt tuabin khí.

2. Bố cục kỹ thuật của vật liệu mới của Qingchuan: kiểm soát toàn bộ quá trình từ nấu chảy đến gia công chính xác

Là một doanh nghiệp chuyên nghiên cứu và phát triển và sản xuất các hợp kim đặc biệt, Qingchuan New Materials đã đạt được những đột phá về hiệu suất của hợp kim Haynes230 thông qua các con đường kỹ thuật sau:

1. Quá trình nấu chảy lại xỉ cảm ứng chân không (VIM) (ESR)

Thông qua quy trình VIM, hợp kim mẹ được nấu chảy trong môi trường chân không để kiểm soát hiệu quả hàm lượng khí (oxy ≤ 15ppm, nitơ ≤ 10ppm); sau đó, quy trình ESR được sử dụng để loại bỏ thêm các tạp chất, sao cho độ đồng đều của các thành phần đạt ± 0,05%. Quá trình kết hợp này cung cấp cơ sở vật liệu cơ bản tinh khiết cho quá trình đông đặc định hướng tiếp theo.

2. Công nghệ đông đặc định hướng và đơn tinh thể

Đối với các bộ phận kết cấu phức tạp như cánh tuabin, Qingchuan áp dụng công nghệ đông đặc tốc độ cao (tốc độ kéo 1-10 mm/phút) để đạt được sự phát triển tinh thể cột bằng cách kiểm soát độ dốc nhiệt độ (≥ 100 ℃/cm) và loại bỏ ranh giới tinh thể ngang. Ví dụ, các lưỡi hợp kim K418 do nó sản xuất có thể tăng độ bền lên 30% ở 900 ° C thông qua quá trình đông đặc định hướng và hiệu suất chống rão tốt hơn so với hợp kim rèn cùng thành phần.

3. Tối ưu hóa các thông số gia công chính xác

Xu hướng gia công và làm cứng hợp kim Haynes230 là đáng kể, và Qingchuan đạt được hiệu quả cắt thông qua các điều khiển thông số sau:

-Gia công thô: dụng cụ C-2 cacbua xi măng, tốc độ 90sfm, cấp liệu 0,010ipr, cắt sâu 0,150 inch;

-Gia công hoàn thiện: lưỡi dao góc trước dương, tốc độ 95-100sfm, cấp liệu 0,005-0,007ipr, cắt sâu 0,040 inch;

-Khoan: Mũi khoan M-40 thép tốc độ cao, tốc độ 10-15sfm (dưới φ1/4inch), với chất làm mát gốc nước để kéo dài tuổi thọ của dụng cụ.

3. Trường hợp ứng dụng: xác minh hiệu suất trong lĩnh vực hàng không vũ trụ

Trong một dự án cánh tuabin động cơ hàng không nhất định, Vật liệu mới của Qingchuan đã thực hiện thay thế nhập khẩu thông qua các giải pháp kỹ thuật sau:

1. Vật liệu thay thế: Sử dụng hợp kim K418 (tương ứng với Inconel 713C) để thay thế vật liệu nhập khẩu, chi phí giảm 35%, thời gian giao hàng rút ngắn 50%;

2. Hợp tác phủ: Lớp phủ chắn nhiệt Al₂ O/YSZ được lắng đọng trên bề mặt của vật liệu ma trận để giảm nhiệt độ bề mặt của lưỡi dao 150-200 ℃ và cải thiện đáng kể khả năng chống ăn mòn nhiệt;

3. Thử nghiệm cuộc sống: Sau 1000 giờ thử nghiệm độ bền, lưỡi dao có tuổi thọ 120 giờ khi gãy ở 950 ° C và 275MPa, tốt hơn 80 giờ theo yêu cầu của tiêu chuẩn quốc tế.

Trường hợp này xác minh sức mạnh kỹ thuật toàn diện của Qingchuan New Materials trong thiết kế thành phần vật liệu, kiểm soát quy trình và tích hợp lớp phủ.

4. Tóm tắt các ưu điểm kỹ thuật: khả năng khép kín từ phòng thí nghiệm đến công nghiệp hóa

Các rào cản kỹ thuật của Vật liệu mới Qingchuan được phản ánh trong ba liên kết chính:

1. Kiểm soát độ tinh khiết của hợp kim mẹ: Kiểm soát hàm lượng khí ở mức hàng đầu trong ngành thông qua quy trình kép VIM ESR;

2. Tăng tỷ lệ năng suất đông đặc định hướng: Sử dụng công nghệ kiểm soát độ dốc nhiệt độ thích ứng, tỷ lệ vượt qua lá đơn tinh thể được tăng từ 65% lên 85%;

3. Hệ thống kiểm soát chất lượng toàn quy trình: Từ nấu chảy, đúc đến gia công, hơn 200 điểm kiểm tra được thiết lập trong mỗi liên kết để đảm bảo rằng sản phẩm đáp ứng các yêu cầu của Phần VIII của Đặc điểm kỹ thuật lò hơi ASME.

Khả năng vòng kín này từ nghiên cứu và phát triển vật liệu đến sản xuất chính xác khiến nó trở thành nhà cung cấp được ưa chuộng cho các giải pháp hợp kim nhiệt độ cao cho thiết bị cao cấp trong nước.