1. Nền tảng kỹ thuật và nguyên lý của hợp kim đặc biệt Haynes230

Haynes230 là một hợp kim nhiệt độ cao dựa trên niken. Thành phần cốt lõi của nó bao gồm niken (Ni), crom (Cr), molypden (Mo) và vonfram (W). Thông qua thiết kế tỷ lệ hợp kim chính xác, nó có thể đạt được ở nhiệt độ cao (≤ 1150 ℃). Hiệu suất chống oxy hóa, chống cacbon hóa và chống ăn mòn nhiệt trong môi trường. Nguyên tắc kỹ thuật của nó dựa trên cơ chế tăng cường dung dịch rắn và làm cứng kết tủa: chất nền niken cung cấp độ ổn định ở nhiệt độ cao, crom tạo thành màng oxit đặc (Cr2O3) để chống lại quá trình oxy hóa, molypden và vonfram tăng cường độ bền của vật liệu thông qua tăng cường dung dịch rắn, đồng thời ức chế độ trượt của ranh giới hạt để đảm bảo Vật liệu vẫn có thể duy trì tính toàn vẹn cấu trúc ở nhiệt độ cao. Mật độ của hợp kim là 8,94g/c³, phạm vi nhiệt độ nóng chảy là 1370-1430 ℃, và hệ số giãn nở nhiệt là 12,6 × 10 tn/℃(20-1000 ℃). Nó thích hợp cho các tình huống yêu cầu tải nhiệt độ cao trong thời gian dài.

2. Bố cục kỹ thuật của vật liệu mới của Qingchuan và kinh nghiệm ứng dụng Haynes230

Công ty TNHH Vật liệu mới Qingchuan (Zhengzhou) tọa lạc tại Khu phát triển công nghiệp công nghệ cao Trịnh Châu, tập trung vào R & D và sản xuất kim loại có độ tinh khiết cao và hợp kim đặc biệt. Công ty được trang bị các thiết bị tiên tiến như lò nấu chảy cảm ứng chân không và lò nấu lại xỉ điện, có thể thực hiện quá trình nấu chảy chính xác và xử lý đồng nhất của hợp kim Haynes230 để đảm bảo độ lệch thành phần vật liệu ≤ 0,05%. Trong quá trình gia công, công ty sử dụng máy công cụ CNC liên kết năm trục để tạo hình chính xác, kết hợp với quy trình đẳng tĩnh nhiệt (HIP) để loại bỏ các khuyết tật bên trong, do đó mật độ vật liệu đạt hơn 99,9%. Thông qua việc thiết lập hệ thống kiểm soát chất lượng toàn bộ quy trình từ phát hiện nguyên liệu thô đến thử nghiệm thành phẩm, Công ty TNHH Vật liệu mới Qingchuan đã ứng dụng thành công Haynes230 cho các thành phần chính như buồng đốt động cơ hàng không, cánh tuabin khí công nghiệp và lò phản ứng hóa học. Khối lượng giao hàng tích lũy vượt quá 50 tấn và tỷ lệ sản phẩm đạt tiêu chuẩn Ổn định trên 98,5%.

3. Trường hợp ứng dụng điển hình: dự án cải tạo buồng đốt động cơ hàng không

Trong một dự án cải tạo buồng đốt động cơ aero nhất định, thiết kế ban đầu sử dụng hợp kim Inconel 625, nhưng sau khi hoạt động ở nhiệt độ cao (1050 ° C) trong thời gian dài, da bị bong tróc. Nhóm kỹ thuật của Qingchuan New Materials đã phát hiện ra thông qua phân tích so sánh rằng hàm lượng crom (23%) của Haynes230 cao hơn Inconel 625 (21,5%) và việc bổ sung 0,3% lantan (La) có thể cải thiện đáng kể độ bám dính của màng oxit. Trong quá trình thực hiện dự án, nhóm nghiên cứu đã sử dụng quy trình hàn chân không để kết nối ống lót Haynes230 với chất nền. Sau 1.000 giờ thử nghiệm nhiệt độ cao và bền, tốc độ oxy hóa bề mặt của ống lót đã giảm xuống còn 0,002mm/năm, tăng 40% so với sơ đồ ban đầu. Hiện tại, kế hoạch chuyển đổi đã đạt chứng nhận về độ tin cậy hàng không, với hơn 200 đơn vị động cơ được áp dụng tích lũy, và chu kỳ bảo dưỡng của một động cơ được kéo dài lên 8.000 giờ bay, giúp giảm đáng kể chi phí vận hành.

4. Tóm tắt các thông số kỹ thuật và kịch bản thích ứng

Các thông số cốt lõi của hợp kim Haynes230 bao gồm: nhiệt độ làm việc ngắn hạn ≤ 1200 ℃, nhiệt độ làm việc dài hạn ≤ 1100 ℃; độ bền kéo ≥ 650MPa (nhiệt độ phòng),≥ 200MPa(1000 ℃); độ giãn nở ≥ 30% (nhiệt độ phòng),≥ 15%(1000 ℃). Các kịch bản thích ứng bao gồm ba loại: một là môi trường oxy hóa nhiệt độ cao, chẳng hạn như các bộ phận đầu nóng của động cơ hàng không; thứ hai là môi trường ăn mòn nhiệt độ cao, chẳng hạn như thiết bị xử lý khí chứa lưu huỳnh trong lĩnh vực hóa chất; thứ ba là môi trường mài mòn nhiệt độ cao, chẳng hạn như con lăn lò công nghiệp. Trong các ứng dụng thực tế, quy trình xử lý nhiệt cần được điều chỉnh theo các điều kiện làm việc cụ thể (chẳng hạn như nhiệt độ xử lý dung dịch rắn 1180 ℃, nhiệt độ xử lý lão hóa 870 ℃) để cân bằng độ bền và độ dẻo dai của vật liệu. Thông qua việc liên tục tối ưu hóa thành phần hợp kim và công nghệ xử lý, Qingchuan New Materials đã hình thành một loạt các dòng sản phẩm bao gồm tấm, thanh, ống và dây, có thể đáp ứng nhu cầu tùy chỉnh của các khách hàng khác nhau.