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新型抗氧化型低膨胀高温合金的成分探索及其性能研究

作　者: 李正栋
导　师: 张国庆；赵宇新
学　校: 北京航空材料研究院
专　业: 材料学
关键词: 低膨胀高温合金 回归计算 线膨胀系数 抗氧化性能 热加工性能 再结晶
分类号: TG132.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要


利用低膨胀高温合金制造发动机机匣、封严圈、外环导向器等,可以实现发动机的间隙控制,降低油耗、提高燃油效率、提高发动机的推重比。目前,为满足我国发展高推重比发动机的需求,有必要对抗氧化型低膨胀高温合金的成分进行细致研究,开发一种新型的抗氧化型低膨胀高温合金。本文采用多元回归法将元素在合金热膨胀中的作用进行量化,回归系数表明W、Mo、Cr、Al、Nb、Ti的加入会提高合金的线膨胀系数;Co、Ni元素的加入可以降低合金的线膨胀系数,其中Co对线膨胀系数的影响大于Ni（以基体元素Fe为基准）。为判断回归方法的可信度,文中选用不同批次的合金对回归系数的准确性进行了验证,结果表明这一方法具有较高的可信度。通过对现有低膨胀高温合金的综合分析结合回归计算的结果制定了试验合金的成分方案。鉴于低膨胀高温合金的特点和现有合金中存在的问题,本文重点研究了元素对试验合金线膨胀系数及抗氧化性能的影响。1#、3#试验合金具有较低的线膨胀系数,它们在20℃～400℃的线膨胀系数分别为11.08×10-6/℃和12.3×10-6/℃。通过对3#、4#试验合金线膨胀系数的比较发现Mo元素对合金线膨胀系数的影响比较复杂,应当从它在合金中的存在形式进行研究。文中从氧化动力学和氧化层结构两方面对试验合金的抗氧化性能进行了研究。结果表明1#、2#试验合金主要靠Al元素来提高合金的抗氧化性能,3#、4#试验合金主要靠Cr元素提高合金的抗氧化性能,4种试验合金在850℃都能达到完全抗氧化级别。合金氧化层一般分为三层,中间层是以发生选择氧化的元素（如Cr、Al）为主,而最外层和最内层含基体元素（Fe、Co、Ni）的比例较高。通过对3#、4#合金抗氧化性能的研究,表明Mo元素的加入会严重降低合金氧化层的塑性和致密度。1#、2#试验合金的主要析出相都是γ′和β相,2#合金中β相要明显多于1#合金,合金中的γ′和β相都存在大小不同的两种形态。合金的不同组织状态导致2#合金室温强度高于1#合金,但650℃下两合金强度相当。持久性能方面,1#合金要好于2#合金。文中对1#合金热加工性能进行了试验,结果表明1#合金具有很好的热加工塑性,在900℃～1150℃之间最大变形量可达60%。再结晶试验表明1#合金在900℃～1050℃温度范围内,变形量在30%～40%之间可以获得较好的再结晶组织。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
第一章 文献综述  9-24
  1.1 前言  9
  1.2 低膨胀高温合金概述  9-11
  1.3 元素对合金性能的影响  11-17
  1.4 低膨胀原理  17-19
  1.5 合金的氧化机理  19-22
  1.6 合金成分设计方法  22-23
  1.7 本文研究目的、意义和内容  23-24
第二章 抗氧化型低膨胀高温合金的成分设计  24-33
  2.1 元素在热膨胀特性中的作用系数  24-29
  2.2 几种典型低膨胀高温合金的分析  29-31
  2.3 试验合金成分方案的制定  31-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章 试验用料与试验方法  33-35
  3.1 试验用料  33
  3.2 试验方法  33-35
第四章 合金的热膨胀特性  35-43
  4.1 试验合金的线膨胀系数  35-37
  4.2 作用系数的验证  37-41
  4.3 分析与讨论  41-42
  4.4 本章小结  42-43
第五章 合金的抗氧化性能  43-63
  5.1 合金的氧化动力学  43-46
  5.2 合金氧化层的分析  46-61
  5.3 分析与讨论  61-62
  5.4 本章小结  62-63
第六章 合金的组织结构与力学性能  63-71
  6.1 合金的组织结构  63-68
  6.2 合金的力学性能  68-69
  6.3 分析与讨论  69-70
  6.4 本章小结  70-71
第七章 合金的热工艺塑性及再结晶  71-81
  7.1 合金的工艺塑性  71-72
  7.2 动态再结晶  72-76
  7.3 固溶再结晶  76-79
  7.4 分析与讨论  79-80
  7.5 本章小结  80-81
第八章 结论  81-82
参考文献  82-86
致谢  86-87
附录  87-91
攻读硕士学位期间已提交论文  91

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 合金学与各种性质合金 > 特种物理性质合金 > 特种热性质合金 > 高熔点合金、难熔合金、高温合金
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