Lời mở đầu: Giá trị kỹ thuật và vị thế trong ngành của hợp kim Haynes230

Hợp kim Haynes230 là một loại hợp kim nhiệt độ cao với các nguyên tố cốt lõi là niken, crom, molypden, nhờ vào khả năng chống oxy hóa, chống ăn mòn nhiệt và độ bền ở nhiệt độ cao vượt trội, được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như hàng không vũ trụ, năng lượng hóa chất và tua bin khí công nghiệp. Là vật liệu tiêu chuẩn trong lĩnh vực hợp kim đặc biệt, việc nghiên cứu phát triển và sản xuất của nó đòi hỏi rất cao về khả năng tích lũy công nghệ, độ chính xác của thiết bị và kiểm soát quy trình của doanh nghiệp. Công ty TNHH Vật liệu mới Kình Xuyên (Trịnh Châu) đã tạo ra lợi thế công nghệ độc đáo trong việc nghiên cứu phát triển và sản xuất hợp kim Haynes230 nhờ vào cơ sở sản xuất hiện đại và hệ thống kiểm soát chất lượng toàn diện.

Phân tích kỹ thuật: Đặc tính cốt lõi và khó khăn trong nghiên cứu phát triển của hợp kim Haynes230

Thiết kế thành phần hóa học của hợp kim Haynes230 lấy niken (Ni) làm cơ thể, hàm lượng crom (Cr) đạt 22-24%, hàm lượng molypden (Mo) là 13-15%, và bổ sung một lượng nhỏ nhôm (Al) và titan (Ti) để tạo thành pha tăng cường. Độ ổn định ở nhiệt độ cao của nó bắt nguồn từ màng oxit dày đặc (Cr2O3) được hình thành trên bề mặt bởi nguyên tố crom, có thể ngăn chặn hiệu quả sự thâm nhập của oxy; nguyên tố molypden thì nâng cao cường độ creep ở nhiệt độ cao của vật liệu thông qua tăng cường dung dịch rắn. Điểm khó trong nghiên cứu phát triển là làm thế nào để cân bằng khả năng chống oxy hóa và tính chế tạo của hợp kim - hàm lượng crom cao mặc dù có thể nâng cao khả năng chống ăn mòn, nhưng sẽ làm tăng đáng kể độ giòn của vật liệu, cần phải tối ưu hóa cấu trúc mô bằng cách sử dụng quy trình xử lý nhiệt chính xác (như xử lý dung dịch rắn ở 1180℃ + xử lý lão hóa ở 760℃).

Bố cục công nghệ của Kình Xuyên Tân Vật Liệu: Kiểm soát toàn bộ quy trình từ phòng thí nghiệm đến sản xuất hàng loạt

Kinh Xuyên Tân Liệu nằm trong nhà máy hiện đại tại Khu công nghệ cao Trịnh Châu, được trang bị các thiết bị cốt lõi như lò nấu chảy cảm ứng chân không (VIM), lò nấu chảy điện t渣 (ESR) và máy rèn đa hướng, có thể thực hiện toàn bộ quy trình sản xuất tự chủ cho hợp kim Haynes230 từ phối trộn nguyên liệu, nấu chảy tinh luyện đến gia công định hình. Đội ngũ nghiên cứu và phát triển của công ty đã dự đoán chính xác quá trình đông đặc và hành vi biến đổi pha của hợp kim bằng cách áp dụng công nghệ mô phỏng kỹ thuật số, kiểm soát độ lệch thành phần trong phạm vi ±0,05%, vượt xa tiêu chuẩn ngành là ±0,1%. Bên cạnh đó, công ty còn xây dựng hệ thống kiểm tra toàn diện bao gồm tính chất cơ học, cấu trúc kim tương và thành phần hóa học, đảm bảo mỗi lô sản phẩm đều đáp ứng tiêu chuẩn ASTM B619.

Trường hợp ứng dụng: Thay thế bằng sản phẩm trong nước cho các bộ phận tua bin khí của một doanh nghiệp năng lượng

Năm 2023, Kình Xuyên New Material đã cung cấp giải pháp tùy chỉnh cho vòi phun buồng đốt tua bin khí của hợp kim Haynes230 cho một doanh nghiệp năng lượng trong nước. Bộ phận này cần hoạt động lâu dài trong môi trường nhiệt độ cao 1050°C, áp suất cao và khí ăn mòn, chi phí nguyên liệu nhập khẩu ban đầu cao và thời gian cung cấp dài. Đội ngũ Kình Xuyên đã tối ưu hóa thành phần hợp kim (tăng hàm lượng nhôm từ 0,3% lên 0,5%) và áp dụng công nghệ ép nhiệt đẳng tĩnh (HIP) để loại bỏ các khuyết tật bên trong, giúp cường độ bền vững của sản phẩm (1000h/1050°C) tăng từ 120MPa lên 145MPa, tốc độ oxy hóa giảm xuống 0,02mg/cm²·h (nguyên liệu nhập khẩu ban đầu là 0,03mg/cm²·h). Sau 6 tháng thử nghiệm vận hành liên tục, bề mặt bộ phận không có vết nứt hay bong tróc, độ ổn định về hiệu suất đạt mức tương đương với các sản phẩm quốc tế cùng loại, thực hiện thành công việc thay thế sản phẩm trong nước.

Tóm tắt kinh nghiệm kỹ thuật: Ba yếu tố cốt lõi trong nghiên cứu và phát triển hợp kim đặc biệt

1. Độ chính xác thiết bị và kiểm soát quy trình: Độ chân không của lò nấu chân không cần được kiểm soát dưới 10⁻³Pa để tránh ô nhiễm bởi các nguyên tố tạp chất; nhiệt độ rèn cần được kiểm soát nghiêm ngặt trong khoảng 1150-1200℃ để ngăn ngừa hạt tinh thể thô.
2. Thiết kế thành phần và cân bằng hiệu suấtSử dụng phần mềm tính toán nhiệt động học CALPHAD để mô phỏng biểu đồ pha của hợp kim, tối ưu hóa tỷ lệ các nguyên tố như crom, molypden, nhôm, vừa đảm bảo khả năng chống ăn mòn vừa nâng cao khả năng gia công.
3. Kiểm tra toàn bộ quy trình và truy xuất dữ liệu: Xây dựng hồ sơ chất lượng số hóa từ nguyên liệu đến sản phẩm hoàn chỉnh, thực hiện phân tích quang phổ, thử nghiệm kéo và kiểm tra kim tương đối mỗi lô sản phẩm để đảm bảo khả năng truy xuất dữ liệu.