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Udimet 188(钴基固溶强化型高性能高温合金)百科

发布:sonhooalloy 浏览:5698次

Udimet 188(也常写作Haynes 188,两者成分相近,属同一合金体系)是一种钴基固溶强化型高性能高温合金。它以出色的高温强度、优异的高温抗氧化性及耐腐蚀性能而著称,被广泛应用于航空航天、石油化工及工业热处理领域。以下是其详细的百科参数介绍:

化学成分(质量分数%)

Udimet 188 是一种通过添加大量钨和铬进行固溶强化的合金,典型化学成分范围如下:

  • 钴 (Co) :余量 (约 39-41%)

  • 镍 (Ni):21.0 - 23.0%

  • 铬 (Cr):21.0 - 23.0%

  • 钨 (W):13.0 - 15.0%

  • 铁 (Fe):≤ 3.0

  • 锰 (Mn):≤ 1.25

  • 硅 (Si):0.20 - 0.50

  • 碳 (C):0.05 - 0.15

  • 镧 (La):0.02 - 0.12 (微量的镧显著提高了合金的抗氧化性)

物理性能

  • 密度:约 9.13 g/cm³

  • 熔点范围:1300 - 1360 °C

  • 电阻率:约 1.07 μΩ·m (室温)

  • 热导率:中高等水平,随温度升高而增加

    • 室温:约 10.5 W/(m·K)

    • 1000°C:约 24.5 W/(m·K)

  • 比热容:约 0.45 J/(g·K) (室温)

  • 弹性模量

    • 弹性模量 (E) 约 211 GPa (室温)

    • 随着温度升高,弹性模量逐渐下降

力学性能

Udimet 188 在高达 1100°C 的温度下仍能保持优异的强度和抗蠕变性能。其典型的室温与高温性能如下(具体数值取决于热处理状态和测试温度):

  • 抗拉强度

    • 室温:约 950 - 1150 MPa

    • 815°C:约 500 MPa 以上

  • 屈服强度 (0.2% 残余变形)

    • 室温:约 450 - 550 MPa

    • 815°C:约 280 MPa

  • 延伸率

    • 室温:通常在 40% 以上 (具有极佳的塑性)

    • 高温下仍能保持较高的延伸率,通常在 30-60% 之间

  • 蠕变断裂强度

    • 在 815°C、1000小时寿命条件下,断裂应力可达 110 MPa 左右

  • 持久强度:在航空发动机常见的工况下表现出优异的长期稳定性

耐腐蚀与抗氧化性能

  • 高温抗氧化性:由于含有较高的铬和微量的镧,Udimet 188 在 980°C 至 1150°C 的循环氧化条件下表现极为出色。氧化皮粘附性强,不易剥落,远优于不含稀土元素的同类合金。

  • 耐腐蚀性:对燃烧产物、含硫气氛及多种熔盐具有良好的抵抗能力,适用于燃气轮机等恶劣环境。

工艺性能

  • 热处理工艺

    • 固溶处理:典型工艺为 1175°C 保温,随后快速水冷或快速风冷。其热处理过程无时效硬化阶段,通过固溶处理获得最佳的综合性能。

  • 热加工

    • 锻造温度:热加工温度范围通常在 980°C 至 1175°C 之间。

    • 成型性:具有良好的热塑性,可通过锻、轧、挤等常规工艺成型。

  • 冷加工

    • 虽然强度高,但 Udimet 188 在固溶态仍能进行适度的冷加工,如冷轧或冷拉。由于加工硬化速率较高,可能需要中间退火。

  • 焊接性能

    • 焊接性优良,可采用钨极氩弧焊、电阻焊、电子束焊等多种方法进行连接。

    • 通常不需要焊后热处理,但若在刚性拘束条件下焊接,建议进行焊后退火以消除应力。

    • 常用的填充金属为同质材料或 Hastelloy X。

典型应用

  • 航空航天:航空发动机的燃烧室筒体、火焰稳定器、加力燃烧室部件、喷气管、涡轮机匣等。

  • 工业领域:工业炉窑的辐射管、热处理工装夹具、燃气轮机燃烧室部件、高温热电偶保护管、石油化工裂解管等。

总结而言,Udimet 188 是一种综合性能优异的钴基高温合金,在极高温度下同时具备了强度、抗氧化性和可加工性,是制造长期工作在 1100°C 左右热端部件的理想材料之一。



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