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4J54钴基高温合金 棒材 圆棒锻材

发布时间:2021-03-25 12:49:36

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 4J54 


4J54
铁镍定膨胀玻封合金4J54
目 ?录
概述--------------------------------------------------------------- 3
----------1.1、材料牌号
----------1.2、相近牌号
----------1.3、材料的技术标准
----------1.4、化学成分
----------1.5、热处理制度
----------1.6、品种规格与供应状态
----------1.7、熔炼与铸造工艺
----------1.8、应用概况与特殊要求
特理及化学性能------------------------------------------------3
----------2.1、热性能
----------2.2、密度
----------2.3、电性能
----------2.4、磁性能
----------2.5、化学性能
力学性能---------------------------------------------------------4
----------3.1、技术标准规定的性能
----------3.2、室温下及各种温度下的力学性能
----------3.3、持久和蠕变性能
----------3.4、疲劳性能
----------3.5、弹性性能
组织机构---------------------------------------------------------4
----------4.1、相应温度
----------4.2、合金组织机构
----------4.3、时间-温度-组织转变曲线
工艺性能与要求------------------------------------------------4
----------5.1、成形性能
----------5.2、焊接性能
----------5.3、零件热处理工艺
----------5.4、表面处理工艺
----------5.5、切削加工与磨削性能
4J54概述
???? 铁镍定膨胀合金是通过调整镍含量而获得在给定温度范围内能与膨胀系数不同的软玻璃和陶瓷匹配的一系列定膨胀合金,其膨胀系数和居里点随镍含量增加而增加。该合金是电真空工业中广泛使用的封接结构材料。
???? 1.1?4J54材料牌号?4J54。
1.2 4J54相近牌号 见表1-1。
表1-1[1~3]

俄罗斯 美国 英国 日本 法国 德国
- - - - N54 Vacodil 540
FeNi54
1.3 4J54材料的技术标准?YB/T 5235-1993《铁镍鉻、铁镍封接合金技术条件》。
1.4 4J54化学成分 见表1-2。
????????????????????????????????? 表1-2[4] ???????????????????????????????????? %

C Mn Si P S Al Co Ni Fe
≤  
0.05 0.80 0.30 0.020 0.020 - - 53.5~54.5 余量
在平均线膨胀系数达到标准规定条件下,允许镍含量偏离表1-2规定的范围。
???? 1.5 4J54热处理制度?标准规定的膨胀系数性能检验试样其热处理制度:在保护气氛或真空中加热到850℃±20℃,保温1h,以不大于300℃/min速度冷至400℃以下出炉[4]。
1.6 4J54品种规格与供应状态?品种有棒材、管材、板材、带材和丝材。
???? 1.7 4J54熔炼与铸造工艺?用非真空感应炉、真空感应炉或电弧炉熔炼。
1.8 4J54应用概况与特殊要求?4J54合金主要用于和云母、软玻璃封接。
在应用中应使选用的封接材料与合金的膨胀系数相配。热处理时应控制其晶粒度,以保证材料具有良好的深冲引伸性能。当使用锻、轧材时应严格检验材料的气密性。
二、4J54物理及化学性能????
???? 2.1 4J54热性能????????????????????????????????????????
2.1.1 4J54溶化温度范围?该合金溶化温度约为1430℃[1,2]。
2.1.2 4J54热导率?λ=18.8W/(m·℃)[1,2]。
2.1.3 4J54比热容 该合金的比热容为502J/(kg?℃)。
2.1.4 4J54线膨胀系数 标准规定的合金平均线膨胀系数见表2-1。合金的平均线膨胀系数见表2-2。合金的膨胀曲线见图2-5。
表2-1

/10-6℃-1
20~300℃ 20~400℃ 20~450℃
10.2~11.4 10.2~11.4 -
????2.2 4J54密度?ρ=8.28g/cm3[1,2]。
2.3 4J54电性能?电阻率ρ=0.42μΩ·m[1,2]。
表2-2[1,2]

/10-6℃-1
20~100℃ 20~200℃ 20~300℃ 20~350℃ 20~400℃ 20~450℃ 20~500℃ 20~600℃
10.7 12.7 10.7 10.7 10.8 10.3 10.8 11.2
????2.4 4J54磁性能
2.4.1 4J54居里点 Tc=530℃[1,2]。
?
???? 2.4.2 4J54合金的磁性能
2.5 4J54化学性能 合金在大气、淡水和海水中有
较好的耐腐蚀性。
4J54力学性能
3.1 4J54技术标准规定的性能
3.1.1 4J54硬度 深冲态带材应符合表3-1的规定。
厚度不大于0.2mm的带材不作硬度检验。
3.1.2 4J54抗拉强度 合金带材的抗拉强度应符合
表3-2的规定。
3.2 4J54室温及各种温度下的力学性能
???? 3.2.1 4J54硬度 该合金(退火态)硬度HV约为135[1,2]。
???????????? 表3-1[4] ????????????????????????????????????????????????????????表3-2[4]

δ/mm HV ? 状态代号 状态 σb/MPa
<2.5 ≤170  R 软态 <590
≤2.5 ≤165  I 硬态 >820
3.2.2 4J54拉伸性能 该合金(退火态)室温拉伸性能见表3-3。
表3-3[1,2,4]
0
????3.3 4J54持久和蠕变性能
???? 3.4 4J54疲劳性能?
3.5 4J54弹性性能?
3.5.1 4J54弹性模量 该合金的弹性模量E=157GPa[1,2]。
四、4J54组织结构
4.1 4J54相变温度 ??????????
4.2 4J54时间-温度-组织转变曲线?
4.3 4J54合金组织结构?该合金为稳定的奥氏体组织。
4.4 4J54晶粒度 合金深冲带的晶粒度应不小于7级,小于7级的晶粒度不得超过面积的10%。厚度小于0.13mm的带材估计平均晶粒度时,沿带材厚度方向的晶粒个数应不少于8个。
五、4J54工艺性能与要求
???? 5.1 4J54成形性能?该合金很容易进行冷、热加工。热加工温度不宜过高,加热时间不宜过长,应避免在含硫的气氛中加热。当带材冷应变率大于75%时,退火后会引起塑性各向异性。冷应变率在10%~15%,加热到950~1050 ℃时(在钎焊过程中不可避免)晶粒显著长大,致使合金塑性降低,对于薄的截面还可能丧失金属的真空气密性。因此成品的终应变率应控制在60%左右[2,5]。
???? 5.2 4J54焊接性能 该合金具有良好的焊接性能,可钎焊和点焊。该合金与软玻璃等材料封接前应进行预氧化处理。
???? 5.3 4J54零件热处理工艺 热处理可分为:消除应力退火、中间退火及预氧化处理。
(1)消除应力退火 为消除零件在机械加工后的残存应力要进行消除应力退火:430~540℃,保温1~2h,炉冷或空冷。
(2)中间退火 为消除合金在冷轧、冷拔、冷冲压过程中引起的加工硬化现象,以利于继续加工。工件需在真空或保护气氛中,加热到700~800℃,保温30~60min,然后炉冷、空冷或
水淬。
(3)预氧化处理 该合金作封接材料使用时,在封接前应进行预氧化处理。使合金表面生成一层厚度均匀、致密的氧化膜。零件在1100℃下,在饱和湿氢中,加热30min,然后在大约800℃的空气中氧化5~10min。零件的增重在0.1~0.3mg/cm2为适宜[6]。
???? 该合金不能用热处理硬化。
5.4 4J54表面处理工艺 在热处理、焊接或玻封之前,必须清除金属表面污物、油脂。氧化层严重时可采用喷砂或先在熔融碱液中浸泡,然后再酸洗。轻微氧化皮可用25%盐酸溶液在70℃下酸洗。
5.5 4J54切削加工与磨削性能 该合金切削加工特性和奥氏体不锈钢相似。加工时采用高速钢或硬质合金,低速切削加工,切削时可使用冷却剂。磨削性能良好。
 
4J54
钴基高温合金 



 4J54 燃烧室使用的主要高温合金以镍基或钴基高温合金为主。例如第三代战斗机F100发动机选用Haynes 188钴基高温合金,F110,F404和F414发动机则选用Hastelloy X 镍基高温合金。但是随着飞机推重比的提高,对燃烧筒材料提出了新的要求。战机燃烧筒主要是镍基高温合金并涂覆陶瓷热胀涂层,并且采用新的燃烧室结构,如F119和F135采用了浮动壁结构,而F136发动机采用了Lamilloy结构。到了第五代战机,多使用Lamilloy结构的高温合金、耐高温1482℃陶瓷复合材料和热胀涂层。因此,为了适应航空发动机新的推重比的要求,全新材料基体和制备工艺的高温合金急需研发出来


 

4J54变形高温合号:GH1015、GH1016、GH1035、GH1040、GH1131、GH1139、GH1140、GH1180、GH1333、GH2132、GH2136、GH2696、GH2747、GH2018、GH2026、GH2036、GH2038、GH2130、GH2135、GH2136、GH2150、GH2302、GH2328、GH2706、GH2761、GH2787、GH2901、GH2903、GH2907、GH2909、GH2984、GH3128、GH3039、GH3030、GH3044、GH3536、GH3230、GH3170、GH3181、GH3600、GH3625、GH3652、GH4049、GH4090、GH4099、GH4105、GH4141、GH4145、GH4169、GH4648、GH4738、GH4202、GH4080A、GH4093、GH4098、GH4133、GH4137、GH4163、GH4199、GH4220、GH4413、GH4500、GH4586、 GH4698、 GH4708、 GH4710、 GH4720Li、GH4742、GH5605、GH5188、GH6159、GH6783等。
4J54铸造高温合号:K213 、K403 、K417、K417G、 K418 、K418B、 K423、 K424、 K438 、K465、K4169、K4163、K644、MAR-M246、MA956等 。DZ404、DZ405、DZ406、DZ408 、DZ411、 DZ417G、 DZ422 、DZ422B、DZ438G、DZ468、DZ4125、DZ4125L、DZ4951、DZ640M等。DD402、DD403、DD404、DD406、DD407、DD408、DD426、DD432、DD499等。
4J54耐蚀合号:NS111、NS112、NS113、NS142、 NS143、 NS312、 NS313、NS315、 NS321、 NS322、 NS333、 NS334、 NS335、NS336 等。
4J54特种不锈钢牌号:2205、2507、2520、317L、310S、904L、254smo、253ma、316lmod、725ln尿素钢、AL-6XN、1.4529、Nitronic50、Nitronic60等。
4J54精密合号:1J22、1j31、1j34、1j36、1j38、1j46、1J50、1J79、1j85、2j04、2j07、2j09、2j10、2j11、2j12、2J85、3j01、3j21、3j33、3j53、4j9、4j28、4J29、4J32、4j33、4j34、4J36/Invar、4j39、4j40、4J42、4j50、4j52、5j11、5j16、6j20、6J22、6j23、6J40康铜、Hiperco27、Hiperco50等。
4J54主要规格:无缝管、钢板、圆钢、锻件、法兰、圆环、焊管、钢带、直条、丝材及配套焊材、圆饼、扁钢、六角棒、大小头、弯头、三通、加工件、螺栓螺母、紧固件


 
4J54核工业用于制造铀提炼和同位素分离的设备,动力工厂中的无缝输水管、
4J54蒸汽管,海水交换器和蒸发器,liu suan和yan酸环境,原油蒸馏,在海水使
4J54用设备的泵轴和螺旋桨,核工业用于制造铀提炼和同位素分离的设备,
4J54制造生产yan酸设备使用的泵和阀



 4J54 铸造高温合金叶轮:发动机中,高温合金叶轮位于燃烧室和导向器之后,叶片必须工作于高温腐蚀性燃气环境中,承受高温腐蚀性气体的直接冲击和因此带来的极高的热应力和机械应力,容易发生蠕变断裂。此外,叶轮工作时,转数极高,导致lunpan部位遭受巨大的机械应 力,lunpan容易开裂。 早期,叶轮的制造方法是将锻造盘和铸造叶片通过机械加工然后装配在一起。这种制造方法周期长,成本高,装配精度不易保证。为了降低叶轮的制造成本,20世纪60年代末出现了将叶片和lunpan连在一起整体铸造的技术,当时主要用作地面涡轮增压器叶轮。随着铸造工艺水平的提高,整铸技术扩大应用到航空发动机上。目前1500kW以下的小型涡轴发动机广泛采用轴向和径向整体铸造叶轮。这不仅降低了叶轮的制造成本,而且避免了榫头装配的应力 。随着铸造技术和高温合金材料 的飞速发展,人们已经可以获得所期望的特定显微 组织的整铸叶轮.

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