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一、GH5188(GH188)概述
GH5188是固溶強化型鈷基高溫合金,加入14%的鎢固溶強化,使合金具有優良的高溫熱強性,添加較
高含量鉻和微量鑭,使合金具有良好的高溫抗氧化性能,同時具有滿意的成形、焊接等工藝性能,適于制造
航空發動機上在980℃以下要求高強度和在1100℃以下要求抗氧化的零件。也可在航天發動機和航天飛機
上使用。可生產供應各種變形產品,如薄板、中板、帶材、棒材、鍛件、絲材以及精密鑄件。
1.1 GH5188(GH188)材料牌號 GH5188(GH188)。
1.2 GH5188(GH188)相近牌號 Haynes Alloy No.188(HA188),UNSR30188(美國),KCN22W(法國)。
1.3 GH5188(GH188)材料的技術標準
1.4 GH5188(GH188)化學成分 見表1-1。
表1-1 %
C |
Cr |
Ni |
Co |
W |
Fe |
B |
La |
0.05~0.15 |
20.0~24.0 |
20.0~24.0 |
余 |
13.0~16.0 |
≤3.0 |
≤0.015 |
0.03~0.12 |
Mn |
Si |
P |
S |
Ag |
Bi |
Pb |
Cu |
不大于 |
|||||||
≤1.25 |
0.20~0.50 |
0.020 |
0.015 |
0.0010 |
0.0001 |
0.0010 |
0.07 |
1.5 GH5188(GH188)熱處理制度 熱軋板材1170~1190℃,空冷;冷軋帶材和板材1165~1230℃,快
速空冷;棒材和鍛件1180℃±10℃,快速空冷。
1.6 GH5188(GH188)品種規格與供應狀態 供應δ0.5~4mm的冷軋薄板、δ4~14mm的熱軋中板、δ
0.05~0.8mm的冷軋帶材,及各種尺寸的棒材、鍛件、焊絲及精密鑄件。板材經固溶處理、酸洗、矯直和
切邊后供應;帶材經固溶處理、酸洗、切邊后成卷供應;板材經固溶處理后磨光或車光交貨;鍛件于固溶狀
態供應;精鑄件于鑄態交貨。
1.7 GH5188(GH188)熔煉與鑄造工藝 合金采用真空感應熔煉加電渣重熔或真空電弧重熔工藝生產。精密
鑄件采用真空感應熔煉后由母合金錠真空重熔澆鑄而成。
1.8 GH5188(GH188)應用概況與特殊要求 該合金在國外廣泛應用于制造燃氣渦輪及導彈的高溫部件,
如燃燒室、尾噴管及核能工業中的熱交換器等零部件。在國內用該合金制成的航空發動機燃燒室火焰筒和導
向葉片等高溫部件已通過長期試車考驗,并投入生產應用。用該合金板材加工成零件的制造工藝中,任何工
序(如熱處理、焊接等)均應防止滲碳及銅污染,以免損害合金的力學性能和耐蝕性能。
二、GH5188(GH188)物理及化學性能
2.1 GH5188(GH188)熱性能
2.1.1 GH5188(GH188)熔化溫度范圍 1300~1360℃[1]。
2.1.2 GH5188(GH188)熱導率 見表2-1。
表2-1[2]
θ/℃ |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
λ/(W/(m·℃)) |
12.23 |
15.32 |
18.30 |
20.81 |
22.90 |
25.04 |
26.50 |
27.88 |
29.06 |
2.1.3 GH5188(GH188)比熱容 見表2-2。
表2-2[2]
θ/℃ |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
c/(J/(kg·℃)) |
208 |
425 |
454 |
484 |
513 |
534 |
554 |
571 |
588 |
600 |
2.1.4 GH5188(GH188)線膨脹系數 見表2-3。
表2-3[2]
θ/℃ |
20~100 |
20~200 |
20~300 |
20~400 |
20~500 |
20~600 |
20~700 |
20~800 |
20~900 |
20~1000 |
α/10-6℃-1 |
11.8 |
12.4 |
12.9 |
13.4 |
13.7 |
14.4 |
14.8 |
15.2 |
15.7 |
16.2 |
2.1.5 GH5188(GH188)熱擴散率見表2-4。
表2-4[2]
θ/℃ |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
Q/(10-6m2/s) |
3.15 |
3.70 |
4.15 |
4.45 |
4.70 |
4.95 |
5.10 |
5.20 |
5.30 |
2.2 GH5188(GH188)密度 ρ=9.09g/cm3[2]。
2.3 GH5188(GH188)電性能 合金電阻率見表2-5。
表2-5[2]
θ/℃ |
20 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
ρ/(10-6Ω·m) |
1.051 |
1.056 |
1.100 |
1.133 |
1.143 |
1.171 |
1.192 |
1.199 |
1.204 |
1.213 |
1.226 |
2.4 GH5188(GH188)磁性能 合金無磁性。
2.5 GH5188(GH188)化學性能
2.5.1 GH5188(GH188)抗氧化性能
2.5.1.1 GH5188(GH188)在空氣介質中試驗100h的氧化速率見表2-6。
表2-6[2]
θ/℃ |
900 |
1000 |
1100 |
氧化速率/(g/m2·h) |
0.021~0.034 |
0.081~0.098 |
0.125~0.128 |
2.5.1.2 GH5188(GH188)GH5188、GH3536和GH605三種合金刀餓楔形樣式,在爐中的高溫靜止空氣
中在指定溫度下試驗1h后,在空氣中冷卻不少于40min,總的循環次數為100周;另一組試樣在轉速為1000r/min的旋轉式燃燒裝置中作循環氧化試驗,在指定溫度下于0.3馬赫的燃燒產物中保持1h,然后以
0.7馬赫的冷空氣吹3min,交替試驗100周后試樣的重量損失見圖2-1。
2.5.2 GH5188(GH188)耐腐蝕性能 在含有硫酸鈉和氯化鈉等污染物的環境中,該合金的耐腐蝕能力優于
鎳基合金GH3536。GH5188等5種合金板材,在燃氣速度為4m/s,燃燒空氣中含5×10-6和5×10-5海鹽,№.2號燃油中含0.3%~0.45%硫,空氣-油的比例為30:1,試驗時試樣旋轉,并每隔1h試樣從900℃用
冷空氣吹冷至260℃以下,如此在燃燒裝置上循環試驗200h后的動態熱腐蝕試驗結果見圖2-2。