航空发动机材料的材料特点

航空发动机有哪些重要材料~

高温合金主要牌号：
固溶强化型铁基合金：
GH1015、GH1035、GH1040、GH1131、GH1140
时效硬化性铁基合金：
GH2018、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132、GH2135、GH2136、GH2302、GH2696
固溶强化型镍基合金：
GH3030、GH3039、GH3044、GH3028、GH3128、GH3536、GH605,GH600

时效硬化型镍基合金：
GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169、GH4145、GH4090
国外的高温合金叫包含inconel系列 incoloy系列 Hastelloy系列
成分和性能
镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。其主要原因，一是镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性；二是可以形成共格有序的 A3B型金属间化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗yang化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金含有十多种元素，其中Cr主要起抗yang化和抗腐蚀作用，其他元素主要起强化作用。根据它们的强化作用方式可分为：固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬和钒等；沉淀强化元素，如铝、钛、铌和钽；晶界强化元素，如硼、锆、镁和稀土元素等。

一、概述

NS112是一种与Incoloy 800同系列的全奥氏体低碳的镍-铁-铬合金，该合金中的钴含量可以严格控制在0.01%以下。NS112能耐很多腐蚀介质腐蚀。其较高的镍含量使其在水性腐蚀条件具有很好的抗应力腐蚀开裂性能。高铬含量使之具有更好的耐点腐蚀和缝隙腐蚀开裂性能。该合金具有很好的耐硝酸、有机酸腐蚀性，但是在硫酸和盐酸中的耐腐蚀性有限。除了在卤化物有可能发生点腐蚀外，在氧化性和非氧化性盐中有很好的耐腐蚀性。在水、蒸气以及蒸汽、空气、二氧化碳的混合物中也具有很好的耐腐蚀性。应用于硝酸冷凝器——耐硝酸腐蚀、蒸汽加热管——很好的机械性能、加热元件管——很好的机械性能等。对于应用于高达500℃的环境，合金供货态为退火态。 

NS112物理性能：

密度：ρ=8.0g/cm3

熔化温度范围：1350～1400℃

NS112机械性能：(在20℃检测机械性能的最小值)

下表中所列性质适用于NS112合金的指定规格产品软化退火（稳定化退火）后的情况。非标准尺寸材料的特殊性能可以根据特定应用场合的要求提供。

室温机械性能（最小值）

NS112具有以下特性：

●在高达500℃的极高温的水性介质中具有出色的抗腐蚀性

●很好的抗应力腐蚀的性能

●很好的加工性

NS112牌号和标准：

NS112ISO V型缺口冲击试验：

室温平均值：轴向>=150J/cm2

径向>=100J/cm2

时间-温度-敏化曲线

NS112条件应力值：

达到90%屈服强度的高条件应力值可应用于允许略大一点变形量的应用场合。这些应力引起的永久应力会导致尺寸的变化，因此不推荐用于法兰和密封垫圈连接件。

NS112金相结构：

NS112合金具有稳定的面心立方结构。化学成分和恰当的热处理保证了耐腐蚀性不受敏化性的削弱。

NS112耐腐蚀性：

NS112是一种通用的工程合金，在氧化和还原环境下都具有抗酸和碱金属腐蚀性能。

高镍成份使合金具有有效的抗应力腐蚀开裂性。

在各种介质中的耐腐蚀性都很好，如硫酸、磷酸、硝酸和有机酸，碱金属如氢氧化钠、氢氧化钾和盐酸溶液。

NS112较高的综合性能表现在腐蚀介质多样的核燃烧溶解器中，如硫酸、硝酸和氢氧化钠都在同一个设备中处理。

NS112应用范围：

NS112广泛应用于各种使用温度不超过550℃的工业领域。

典型应用为：

● 硫酸酸洗工厂用的加热管、容器、筐及链等。

● 海水冷却热交换器、海洋产品管道系统、酸性气体环境管道。

● 磷酸生产中的热交换器、蒸发器、洗涤、浸渍管等。

● 石油精炼中的空气热交换器

● 食品工程

● 化工流程

● 高压氧气应用的阻燃合金。    

NS112加工和热处理

NS112适合于热加工和冷加工，但由于具有高强度，需要大功率的加工设备。

NS112都适合于用各种方便的焊接方法焊接。

NS112加热：

1.在热处理之前及热处理过程中应始终保持工件清洁。

2.在热处理过程中不能接触硫、磷、铅及其它低熔点金属，否则会损害材料的性能，应注意清除诸如标记漆、温度指示漆、彩色蜡笔、润滑油、燃料等污物。

3.燃料中的含硫量越低越好，天然气中的硫含量应少于0.1%，重油中硫含量应少于0.5%。  

4.考虑到温度控制和保持清洁的需要，最好在真空炉或气体保护炉中进行热处理。

5.也可以在箱式炉或燃气炉中加热，但炉气必须洁净并以中性至微氧化性为宜，应避免炉气在氧化性和还原性之间波动，加热火焰不能直接烧向工件。

NS112热加工：

1. NS112的热加工温度范围1200℃～900℃，冷却方式为水淬或在760℃～540℃之间尽量快速冷却。热弯曲应在1150℃-1000℃之间进行。

2.为得到最佳抗腐蚀性能和抗蠕变性，热加工后要进行退火处理。

3.材料可以直接送入已升温至1200℃的炉中，材料的保温时间为每100mm 厚度保温60 分钟。保温足够的时间后迅速出炉，在规定的温度范围进行热加工。当材料温度降到低于热加工温度时，需重新加热。

NS112冷加工：

1.NS112 的加工硬化率大于奥氏体不锈钢，因此需要对加工设备进行挑选。冷加工材料应为退火热处理态，并且在冷加工时应进行中间退火。

2.若冷加工量大于10%，则在使用前需要对工件进行软化退火处理。

NS112热处理：

1.NS112的软化退火处理温度范围都是920℃～980℃，最佳处理温度是950℃。

2.为得到最佳的抗腐蚀性，冷却方式采用水淬，厚度小于1.5mm 的材料也可采用快速空冷。  

3.在热处理过程中，都要按照前述的加热过程中必须保持清洁的事项操作。

NS112去氧化皮及酸洗：

1.NS112 的表面氧化物和焊缝周围的焊渣的附着性比不锈钢更强，机械方法和化学方法都可以使用，选择机械方法时要避免会产生金属污染或产生表面变形的方法。

2.在用HNO3/HF 混合酸进行酸洗前必须小心打磨或盐浴预处理将氧化膜打碎。

NS112机加工：

NS112须在退火热处理之后进行机加工，由于材料的加工硬化，因此宜采用比加工低合金标准奥氏体不锈钢低的切削速度和重进刀进行加工，才能车入已冷作硬化的表层下面。

NS112焊接：

NS112适合采用任何传统焊接工艺焊接，如钨电极惰性气体保护焊、等离子弧焊、手工亚弧焊、金属极惰性气体保护焊、熔化极惰性气体保护焊、保护气体电弧焊等。

NS112的焊接必须在退火态进行，并清理干净污渍、粉尘和各种记号。

采用低热量输入，层间温度不超过150℃。

无需焊前或焊后热处理。

NS112清理：

去除氧化皮、油污和各种标记印痕，并用丙酮对焊接区域的基体金属和填充合金（如焊条）进行清洁，注意不能使用三氯乙烯TRI、全氯乙烯PER 和四氯化物TETRA。

NS112边缘准备：

最好采用机加工，如车、铣、刨，也可以进行等离子切割，若采用后者，切割边缘（焊接面）一定要研磨干净平整，允许不过热的精磨。焊缝两边的母材约25mm 宽度的区域要打磨至露出光亮金属。

NS112坡口角度：

与碳钢相比，镍基合金和特种不锈钢的物理性能特点主要是低的热导率和高的膨胀系数，这些特性都要在焊接坡口准备时予以考虑，包括加宽底部间隙（1～3mm），同时由于熔融金属的粘滞性，在对接焊时应采用更大的坡口角度（60～70°）以抵消材料的收缩。

NS112起弧：

不能在工件表面起弧，应在焊接面起弧，以防起弧点导致腐蚀。

NS112焊接工艺：

NS112适合采用任何传统焊接工艺与同种材料或其他金属焊接，如钨电极惰性气体保护焊、等离子弧焊、手工亚弧焊、金属极惰性气体保护焊、熔化极惰性气体保护焊，其中脉冲电弧焊是首选方案。在采用手工电弧焊时，推荐使用(Ar+He+H2+CO2)多种成份混合的保护气体。

NS112的焊接必须在退火态进行，并使用不锈钢丝刷清理干净污渍、粉尘和各种记号。在焊缝根部焊接时，为得到最佳的根部焊缝质量，操作必须非常小心(氩气99.99)，这样在根部焊接完后焊缝就不产生氧化物。焊接热影响区产生的颜色要在焊缝区域未冷却时用不锈钢刷刷去。

NS112推荐使用的焊接材料：

GTAW/GMAW Nicrofer S 7020

W.-Nr.2.4806

SG-NiCr20Nb

AWS A 5.14 ER NiCr-3

BS 2901-NA 35

SMAW

W.-Nr.2.4648

EL-NiCr19Nb

AWS A 5.11 EniCrFe-3

NS112焊接参数及影响（热输入量）：

焊接操作应在热量输入表规定的低热量输入下进行，采用叠珠焊缝技术，层间温度不超过120℃，必须遵守焊接规范。

热量的输入Q 按下面的公式计算：

U=弧电压，伏特

I=焊接电流，安培

V=焊接速度，厘米/分钟。

NS112焊后处理（酸洗、刷除氧化物及热处理）：焊接后应立即用不锈钢丝刷刷除氧化物，也就是说，在金属还没有产生焊接色的时候就刷，这样可以得到理想的表面质量而不需要酸洗。若没有特别要求或规定，酸洗通常是焊接中的最后一道工序，请参考去氧化皮及酸洗一节。焊接前后均不需要热处理。

简史用铸铝合金、合金钢制造的活塞式航空发动机，在1903年装备了第一架螺旋桨式飞机。40年代到50年代初有了高温合金，涡轮喷气发动机才得以研制成功，使飞机的飞行速度超过了音速。60年代由于铸造高温合金和钛合金的应用和发展，涡轮风扇发动机得以研制成功。70年代定向凝固高温合金空心涡轮叶片、粉末高温合金涡轮盘和新的钛合金的出现，使涡轮进口温度提高到1370°C，使涡轮风扇发动机的推重比达到8以上。
活塞式航空发动机 汽缸一般用强度达 1000 兆帕(约100公斤/毫米)的中碳铬-钼-铝钢制做,以便表面渗氮,提高耐磨性和耐蚀性。活塞用强度为300兆帕（约30公斤/毫米）的锻造铝合金制作，再嵌装上合金铸铁涨圈，起耐磨和封严的作用。联杆和曲轴用优质的铬－镍合金钢制造，有耐磨要求的部位还经过渗碳或氮化处理。
涡轮喷气发动机压气机的零部件工作温度一般低于650℃,要求用比强度和疲劳强度高、抗冲击和耐腐蚀的材料制造。离心式压气机的叶轮使用高强度铝合金。轴流式压气机的前风扇叶片用钛合金。低压转子的轮盘和叶片用钢和铝合金，发展趋势是全部用钛合金。高压转子的轮盘和叶片用耐热钢，发展趋势是用高温合金。前机匣用钢或钛合金制造，有的机匣为了隔音还需要用吸音材料。燃烧室内燃烧区的温度高达1800～2000°C，尽管引入气流冷却，燃烧室壁温一般仍在900°C以上,常用易成形、可焊接的高温合金(新型镍基和钴基合金)板材制造。为了防止燃气冲刷、热腐蚀和隔热，常喷涂防护涂层。弥散强化合金不需涂层即可用于制造耐1200°C的燃烧室。燃烧室用的材料均可用于制造加力燃烧室和尾喷管。制造涡轮叶片和涡轮盘的材料是影响发动机性能的重要材料。适宜于制造涡轮叶片的材料有铸造镍基合金。现代试验型发动机的涡轮进口温度已达到1650°C，更高的要求达到1930°C。正在研制定向单晶、定向共晶、钨丝增强镍基合金和陶瓷材料，研制弥散强化镍基合金和新型粉末涡轮盘合金，以适应更先进发动机的涡轮叶片和涡轮盘的需要。

Inconel601镍基合金。

2.4851镍合金对应中国牌号NS3103，NS313/0Cr23Ni63fe14al，美标牌号：N06601/Inconel601，日标：NCF601.

Inconel601（UNS N06601）镍基合金

Inconel 601，一种合金材料。高温时具有出色的抗氧化性，很好的抗碳化性，能很好的抗氧化性含硫气氛，在室温和高温时都具有很好的机械性能很好的耐应力腐蚀开裂性能由于控制了碳含量和晶粒尺寸，601有较高的蠕变断裂强度，因此在 500℃以上的领域推荐使用601。

特点

1.高温时具有出色的抗氧化性

2.很好的抗碳化性

3.能很好的抗氧化性含硫气氛

4.在室温和高温时都具有很好的机械性能

5.很好的耐应力腐蚀开裂性能由于控制了碳含量和晶粒尺寸，601具有较高的蠕变断裂强度，因此在 500℃以上的领域推荐使用601。

Inconel 601 的金相结构:

601为面心立方晶格结构。

Inconel 601 的耐腐蚀性:

601合金一个重要性能是能在温度高达1180℃具有抗氧化性。甚至在很严酷的条件下，如加热和冷却循环过程中，601能生成一层致密的氧化膜而得到很高的抗剥落性。601具有很好的抗碳化性。由于有较高的铬、铝含量，601在高温含硫气氛中具有很好的抗氧化性[1]。

应用

1.热处理工厂用的托盘、筐及工夹具。

2.钢丝分股退火和辐射管，高速气体燃烧器，工业炉中的丝网带。

3.氨重整中的隔离罐和硝酸制造中的催化支撑栅格。

4.排气系统部件

5.固体垃圾焚烧炉的燃烧室

6.管道支撑和烟灰处理部件

7.废气解毒系统部件

8.氧气再加热器

高温合金主要牌号：

固溶强化型铁基合金：

GH1015、GH1035、GH1040、GH1131、GH1140

时效硬化性铁基合金：

GH2018、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132、GH2135、GH2136、GH2302、GH2696

固溶强化型镍基合金：

GH3030、GH3039、GH3044、GH3028、GH3128、GH3536、GH605,GH600

时效硬化型镍基合金：

GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169、GH4145、GH4090

国外的高温合金叫包含inconel系列 incoloy系列 Hastelloy系列

成分和性能

镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。其主要原因，一是镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性；二是可以形成共格有序的 A3B型金属间化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗yang化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金含有十多种元素，其中Cr主要起抗yang化和抗腐蚀作用，其他元素主要起强化作用。根据它们的强化作用方式可分为：固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬和钒等；沉淀强化元素，如铝、钛、铌和钽；晶界强化元素，如硼、锆、镁和稀土元素等。

镍基高温合金系列材料，被广泛地应用在航空领域。不同的部件选材不同，欢迎咨询了解。

进口高温合金牌号：哈氏系列C-276、C-22、C-2000、C-4、B-3、G-30、ALLOY59、Inconel600、Inconel601、Inconel625、Inconel718、Inconel X750、Incoloy800、Incoloy800H、Incoloy800HT、Incoloy825、Monel400、Monel k500、Alloy20、Alloy 28 、Alloy31、RA330、RA333、N02201、NIMONIC系列、MP35N、ELGILOY、HAYNES HR-120 / HR-160 、HAYNES 556/242/230等。

变形高温合金牌号：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。
铸造高温合金牌号：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。
耐蚀合金牌号：NS111、NS112、NS113、NS142、 NS143、 NS312、 NS313、NS315、 NS321、 NS322、 NS333、 NS334、 NS335、NS336 等。

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

篇幅有限，如需更多更详细介绍，欢迎咨询了解。

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天桥区19395478309： 飞机的发动机是用什么材料做成的？
政嘉小儿： 飞机上的材料大部分是合金材料.主要有以下几种. 1、铝合金.铝是一种轻金属,比重2.7左右.由于地球的吸引力的作用,要求飞机质量越轻越好.飞机越轻,飞的越高、越快、越远,装载量越大.但是铝的强度低,好在飞机不是拖拉机,...

天桥区19395478309： 航空发动机有哪些重要材料 - ？
政嘉小儿： 你这个问题太大了,我简单分一下 航空发动机至少有上百种材料 在压气机的前部,大量采用钛合金,在后部采用不锈钢,合金比如961等 在燃烧室采用铁基合金,高温合金 在涡轮大量采用镍基合金 其它还有各种橡胶,各种涂层,还有一些复合材料 反正航空发动机的各种材料技术的要求比航天多很多,你要是有疑问就具体一些.

天桥区19395478309： 航天航空常用的金属材料 是什么 - ？
政嘉小儿： 航天航空常用的金属材料大多是合金,合金是以某一金属元素为基,添加一种以上金属元素或非金属元素(视性能要求而定),经冶炼、加工而成的材料. 比如,碳素钢、低合金钢和合金钢、高温合金、钛合金、铝合金、镁合金等.纯金属很少...

天桥区19395478309： 航空发动机,其主体材料用铝合金和高分子材料的区别是什么? - ？
政嘉小儿： 航空发动机肯定需要高分子材料.必须要耐高温,分量轻,强度高的高分子金属材料才能制作航空发动机.

天桥区19395478309： 航空上常用的金属材料有哪些以及特性写成论文怎么写? - ？
政嘉小儿： 金家族之一:铝合金航空用铝合金密度低、耐腐蚀性能好,且具有较高的比强度、比刚度,容易加工成型,有足够的使用经验,这些优点使其成为飞机结构的理想材料.从诞生以来,铝合金随着飞机设计的要求而不断发展,其性能也日益强大....

天桥区19395478309： 飞机的发动机是用什么材料做成的 - ？
政嘉小儿： 这个我只能大概的回答一下,发动机可以分为:冷端和热端.即冷端——燃烧室之前,热端——燃烧室之后(包括燃烧室). 冷端这要是一些铝合金,有些先进发动机的高压压气机叶片和风扇是钛合金的;热端都是一些高温合金,阻燃合金等,比如镍基高温合金、陶瓷基高温合金等. 另外,发动机的附件齿轮箱好多是用钛合金铸造的.

天桥区19395478309： 航空发动机的各类叶片转子材料为什么不同?急求呀???知道的哥哥姐 ？
政嘉小儿： 楼主,是这样的,一般来说,航空发动机的转自叶片材料从前到后的顺序 铝合金(钛合金)---镍合金--单晶镍合金--单向镍合金--镍合金 材料不同的原因有几个 例如钛合金...

天桥区19395478309： 航空发动机究竟有多难 - ？
政嘉小儿： 航空发动机设计和制造的特点是技术难度大、耗资多、周期长,发动机对飞机的性能以及飞机研制的成败和进度有着决定性的影响,而且发动机技术具有良好的军民两用特性,对国防和国民经济有重要意义.因此,世界上几个能独立研制先进航...

天桥区19395478309： 钛的哪些特点导致其在航空领域获得广泛应用 - ？
政嘉小儿： 钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域.世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性,相继对其进行研究开发,并得到了实际应用.20世纪50~60年代,主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金,70年代开发出一批耐蚀钛合金,80年代以来,耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展.钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件,其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件

天桥区19395478309： 航空发动机缸体材质 - ？
政嘉小儿： 柴油发动机一般是铸铁的,用于货车较多,强度高但较“笨重”,成本相对较低. 汽油发动机一般是铸铝的,多数用于轿车,“短小精悍”成本相对较高. 涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量,从而提高发动机的功率和扭矩,让车子更有动力,和材质没有大的关系. 增压装置主要是由涡轮室和增压器组成.首先是涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连,排气口则接在排气管上.然后增压器的进气口与空气滤清器管道相连,排气口接在进气歧管上,最后涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内,二者同轴刚性联接.