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DD402镍基高温合金(百科)

发布:sonhooalloy 浏览:564877次

DD402是一种第二代定向凝固镍基高温合金,是中国自主研发的航空发动机关键材料。它是在DD4(第一代定向凝固合金)基础上,通过优化合金成分和改进制备工艺发展而来的,主要用于制造航空发动机和燃气轮机的高温部件,特别是涡轮叶片

以下是其主要特性:

核心特性

  1. 优异的高温强度

  2. 950℃~1050℃的温度区间内具有极高的持久强度和抗蠕变性能。这是其作为涡轮叶片材料最核心的特性,能够保证发动机在极端高温和高压下长时间稳定工作。

  3. 出色的抗热疲劳性能

  4. 定向凝固技术使合金结晶沿[001]方向择优生长,消除了横向晶界(薄弱环节),从而显著提高了材料抵抗因温度剧烈、反复变化而产生裂纹(热疲劳)的能力。

  5. 良好的组织稳定性

  6. 在长期高温应力作用下,合金的微观组织(如γ'强化相)相对稳定,不易发生粗化或有害相的析出,保证了性能的持久性。

  7. 较好的抗热腐蚀性能

  8. 合金中含有适量的铬(Cr)等元素,使其在高温燃气环境中具有一定的抗硫化、抗氧化腐蚀能力。

  9. 可铸性良好

  10. 适用于定向凝固铸造单晶铸造工艺,能够制造出形状复杂、内腔空冷的空心涡轮叶片。

典型化学成分(示意)

镍(Ni)为基体,主要添加元素包括:

  • 铬(Cr): 抗腐蚀。

  • 钴(Co): 降低γ'相固溶温度,提高固溶处理窗口和高温强度。

  • 铝(Al)、钛(Ti): 形成主要的强化相γ'(Ni₃(Al, Ti))。

  • 钨(W)、钼(Mo): 固溶强化,提高高温强度。

  • 钽(Ta): 强化γ'相,提高抗腐蚀性。

  • 微量的碳(C)、硼(B)、锆(Zr)等用于晶界强化。

工艺与应用

  • 制备工艺: 采用定向凝固技术单晶技术在高速凝固炉中铸造。

  • 热处理: 通常包括固溶处理和时效处理,以优化γ'相的尺寸和分布,获得最佳性能。

  • 应用领域

    • 航空发动机高压涡轮转子叶片和导向叶片,是国产先进航空发动机(如涡扇-10“太行”及其改进型、涡扇-15等)的关键材料。

    • 燃气轮机: 用于发电或舰船动力的重型燃气轮机热端部件。

与相关合金的对比

  • 相比于第一代DD4: DD402通过成分优化,综合高温性能、组织稳定性和铸造工艺性得到全面提升。

  • 相比于第三代单晶合金(如DD9、DD32等): DD402的性能略低,但成本和技术成熟度有优势,在非最高温度要求的部位仍有广泛应用。

总结

DD402是中国航空材料领域的一项重要成果,它是一种高性能的定向凝固镍基高温合金,核心优势在于其卓越的高温强度、抗热疲劳性和组织稳定性,专门为满足国产先进航空发动机涡轮叶片的需求而研制,是我国实现航空发动机自主化的重要物质基础。

: 关于DD402的具体成分、性能数据属于专有技术或受控信息,公开资料中通常只提供概括性描述,不公布精确细节。



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