I. Giới thiệu: Thách thức kỹ thuật và cơ hội thị trường của hợp kim nhiệt độ cao

Haynes230, đại diện của hợp kim nhiệt độ cao gốc niken, nhờ vào khả năng chống oxy hóa, độ bền ở nhiệt độ cao và ổn định nhiệt vượt trội, được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như động cơ máy bay, thiết bị điện hạt nhân và hóa dầu. Tuy nhiên, thành phần hóa học phức tạp của nó (ví dụ như hàm lượng carbon 0,05-0,15%, hàm lượng wolfram 13-15%) và quy trình xử lý nhiệt nghiêm ngặt (ví dụ như xử lý dung dịch rắn ở 1175-1225℃) đòi hỏi rất cao về năng lực kỹ thuật của doanh nghiệp sản xuất. Công ty TNHH Vật liệu mới Kình Xuyên (Trịnh Châu) đã trở thành nhà thực hành kỹ thuật trong lĩnh vực này nhờ vào khả năng sản xuất toàn bộ quy trình và kinh nghiệm tối ưu hóa quy trình.

II. Bố trí công nghệ: Kiểm soát toàn bộ quy trình từ nấu chảy đến gia công

1. Kết hợp quy trình nấu chảy cảm ứng chân không (VIM) + nấu lại bằng xỉ điện (ESR)
Kinh Xuyên Tân Liệu áp dụng công nghệ nấu chảy kép, loại bỏ tạp chất mật độ thấp thông qua VIM, sau đó tinh chế thêm bằng ESR để đảm bảo hàm lượng khí trong hợp kim (như O, N) dưới 0,001%, chỉ số phân tán niobi ≤ 1,2. Quy trình này có thể giảm đáng kể sự析 xuất (tách ra) pha Laves, nâng độ giãn dài ở nhiệt độ phòng của vật liệu sau khi lão hóa 3000 giờ ở 760℃ lên trên 15% (tiêu chuẩn ASTM yêu cầu ≥ 12%).

2. Tối ưu hóa quy trình xử lý dung dịch rắn và làm mát
Nhằm vào đặc tính tăng cường phân tán cacbua của Haynes230,擎川 (tên riêng, giữ nguyên) đã phát triển quy trình làm mát từng giai đoạn: sau khi xử lý dung hòa ở nhiệt độ 1225℃, phôi rèn lớn được làm mát nhanh bằng không khí áp suất cao xuống 900℃, sau đó chuyển sang làm lạnh bằng nước để tránh hiện tượng giòn do cacbua tại ranh giới hạt bị phân tách quá mức. Dữ liệu đo thực tế cho thấy, quy trình này có thể giúp vật liệu đạt được độ bền chịu giãn đứt trong 1000 giờ ở nhiệt độ 980℃ là 31MPa, vượt trội hơn so với Inconel 617 là 28MPa.

III. Kinh nghiệm ứng dụng: Thực tiễn thay thế sản phẩm trong nước cho thiết bị cao cấp

1. Trường hợp đĩa tua bin động cơ hàng không
Dự án động cơ hàng không trong nước từng sử dụng vật liệu thanh Haynes230 nhập khẩu, tồn tại vấn đề chu kỳ giao hàng dài (≥6 tháng) và chi phí cao. Công ty Vật liệu mới Kình Xuyên đã thành công trong việc phát triển phôi đúc đĩa turbine đáp ứng tiêu chuẩn ASTM B564 bằng cách điều chỉnh hàm lượng Nb+Ta lên 5,2% (giới hạn trên của tiêu chuẩn quốc gia) kết hợp với quy trình rèn đẳng nhiệt. Sau khi được kiểm chứng qua thử nghiệm kéo dài nhiệt độ cao trong 1000 giờ, khả năng creep của nó tương đương với vật liệu nhập khẩu, nhưng chi phí giảm 22% và chu kỳ giao hàng rút ngắn xuống còn 8 tuần.

2. Ứng dụng cơ cấu điều khiển thanh hạt nhân
Trong một dự án điện hạt nhân thế hệ thứ ba,擎川 (tên doanh nghiệp không dịch) đã phát triển quy trình xử lý nhiệt tổ hợp "dung dịch rắn + lão hóa" nhằm giải quyết tranh cãi về khả năng hàn của Haynes230: Sau khi hàn hoàn tất, cấu kiện được gia nhiệt đến 870℃ và giữ nhiệt trong 1 giờ, sau đó thực hiện lão hóa hai giai đoạn (760℃×8h + 650℃×16h) để khôi phục độ bền của vùng mối hàn. Theo kiểm tra siêu âm ASME SA-435, chỉ thị khuyết tật của vùng mối hàn ≤0,5mm, đáp ứng yêu cầu kiểm tra không phá hủy nghiêm ngặt của thiết bị điện hạt nhân.

IV. Thông số kỹ thuật và kiểm soát chất lượng

1. Chỉ số hiệu suất chính
| Thông số | Giá trị điển hình của sản phẩm Kình Xuyên | Yêu cầu tiêu chuẩn ASTM |
|---------------------|----------------------|--------------------|
| Cường độ kéo ở nhiệt độ phòng (MPa) | 760-820 | ≥758 |
| Độ bền chịu đứt do creep ở 980℃ | 31MPa (1000h) | ≥27MPa |
| Tốc độ oxy hóa tại 1150℃ | 0,3mm/năm (oxy hóa tuần hoàn) | ≤0,5mm/năm |
| Độ mịn hạt | Hỗn hợp cấp 4 - 5 ASTM | Cấp 5 hoặc mịn hơn |

2. Hệ thống truy xuất nguồn gốc chất lượng
Kình Xuyên cung cấp giấy chứng nhận vật liệu (MTC) đầy đủ cho mỗi lô sản phẩm Haynes230, bao gồm kiểm tra quang phổ, siêu âm kiểm tra và ghi lại đường cong xử lý nhiệt. Phòng thí nghiệm của họ được trang bị máy quang phổ đọc trực tiếp, kính hiển vi điện tử quét và máy thử creep nhiệt độ cao, có thể thực hiện giám sát chất lượng toàn bộ quy trình từ nguyên liệu vào nhà máy đến thành phẩm xuất xưởng.

V. Kết luận: Con đường nội địa hóa vật liệu dưới sự thúc đẩy của công nghệ

Kình Xuyên New Material đã thành công phá vỡ sự phụ thuộc vào nhập khẩu hợp kim nhiệt độ cao Haynes230 thông qua đổi mới công nghệ và kiểm soát chất lượng, sản phẩm của họ đã phục vụ cho nhiều dự án trọng điểm trong lĩnh vực hàng không, năng lượng và hóa dầu. Trong tương lai, với việc áp dụng công nghệ tái nấu hồ quang chân không (VAR) và phát triển bột chuyên dụng in 3D, Kình Xuyên sẽ mở rộng hơn nữa giới hạn ứng dụng của Haynes230 trong môi trường siêu nhiệt độ cao.