Avancement de la recherche sur les matériaux superalliages à base de nickel
Au cours du dernier demi-siècle, la Chine a développé et formé de nombreux systèmes de superalliages à base de nickel pour répondre aux besoins croissants des secteurs de l’énergie, des transports, de l’aviation, de l’aérospatiale et d’autres industries. En particulier, le développement de superalliages à base de nickel a considérablement amélioré les performances des moteurs aérospatiaux chinois. apporté une contribution significative à l’amélioration. Cet article présente brièvement l'historique du développement des superalliages à base de nickel, passe en revue les progrès de la recherche sur les superalliages à base de nickel au cours des dernières années et discute des tendances d'application et de développement des superalliages à base de nickel.
introduction
Plus de 50 % des matériaux des moteurs à turbine à gaz modernes utilisent des alliages à haute température, dont la quantité d'alliages à haute température à base de nickel représente environ 40 % des matériaux du moteur. Les alliages à base de nickel présentent d'excellentes propriétés globales à moyennes et hautes températures. Ils conviennent pour travailler longtemps à des températures élevées et peuvent résister à la corrosion et à l’abrasion. Ils sont les plus complexes et les plus largement utilisés dans les pièces à haute température et possèdent de nombreuses propriétés métallurgiques parmi tous les superalliages. Alliages du plus grand intérêt pour les travailleurs. Les alliages à haute température à base de nickel sont principalement utilisés dans les composants structurels fonctionnant à 950 ~ 1 050 degrés dans le domaine aérospatial, tels que les aubes de travail des moteurs d'avion, les disques de turbine, les chambres de combustion, etc. Par conséquent, l'étude des superalliages à base de nickel est d'une grande importance. importance pour le développement de l'industrie aérospatiale de mon pays.
1. Vue d'ensemble
Les alliages à haute température à base de nickel sont des alliages à haute température qui utilisent du nickel comme matrice (généralement à plus de 50 %) et ont une résistance élevée et une bonne résistance à l'oxydation et à la corrosion gazeuse dans la plage de 650 à 1 000 degrés. Il est développé sur la base de l'alliage Cr20Ni80. Afin de répondre aux exigences de résistance thermique à haute température (résistance à haute température, résistance au fluage, résistance à la fatigue à haute température) autour de 1000 degrés et d'antioxydation et d'anticorrosion dans les milieux gazeux, un grand nombre de renforts ont été ajoutés . Éléments, tels que W, Mo, Ti, Al, Nb, Co, etc., pour assurer ses performances supérieures à haute température. En plus du renforcement en solution solide, les superalliages reposent également sur le renforcement par précipitation de la phase 'du composé intermétallique (Ni3Al ou Ni3Ti, etc.) formée par Al, Ti, etc. et Ni, le renforcement par dispersion intragranulaire de certains MC stables fins, M23C6. les carbures, et B, Zr, Re, etc. jouent un rôle dans la purification et le renforcement des joints de grains. Le but de l’ajout de Cr est d’améliorer encore la résistance à l’antioxydation et à la corrosion à haute température des alliages à haute température. Les superalliages à base de nickel possèdent de bonnes propriétés globales et ont été largement utilisés dans les secteurs de l'industrie aérospatiale, automobile, des communications et de l'électronique. Avec l’exploration des propriétés potentielles des alliages à base de nickel, les chercheurs ont mis en avant des exigences plus élevées quant à leurs performances. Des chercheurs nationaux et étrangers ont développé de nouvelles techniques de traitement des alliages à base de nickel, telles que le forgeage isotherme, la déformation par extrusion, la déformation du revêtement, etc.
2. Historique du développement des superalliages à base de nickel
Les superalliages à base de nickel occupent une place particulièrement importante dans l'ensemble du domaine des superalliages. Son développement et son utilisation ont commencé à la fin des années 1930, dans le contexte où l'émergence des avions à réaction imposait des exigences plus élevées en matière de performances des superalliages. . Le Royaume-Uni a produit pour la première fois l'alliage à base de nickel Nimonic75 (Ni-20Cr-0.4Ti) en 1941. Afin d'améliorer la résistance au fluage, de l'aluminium a été ajouté pour développer le Nimonic80 (Ni{{9} }Cr-2.5Ti-1.3Al). Les États-Unis au milieu-1940, l'Union soviétique à la fin des années 1940 et la Chine au milieu-1950 ont également développé des superalliages à base de nickel.
Le développement d’alliages haute température à base de nickel comprend deux aspects : l’amélioration de la composition des alliages et l’innovation des procédés de production. Au début des années 1950, le développement de la technologie de fusion sous vide a créé les conditions nécessaires au raffinage des alliages à base de nickel à haute teneur en aluminium et en titane ; à la fin des années 1950, la technologie de moulage de précision à investissement a été utilisée pour développer une série d'alliages de moulage présentant une bonne résistance à haute température ; dans les années 1960 À moyen terme, la cristallisation directionnelle et les superalliages monocristaux et les superalliages de métallurgie des poudres offrant de meilleures performances ont été développés ; Afin de répondre aux besoins des navires et des turbines à gaz industrielles, un certain nombre d'alliages à base de nickel à haute teneur en chrome offrant une meilleure résistance à la corrosion à chaud et une structure stable ont été développés depuis les années 1960. alliage. En 40 ans environ, du début des années 40 à la fin des années 70, la température de fonctionnement des alliages à base de nickel est passée de 700 degrés à 1 100 degrés, avec une augmentation moyenne d'environ 10 degrés par an.
