高温合金材料设计的原理

项目名称： 高温合金材料设计与制备的基础研究 起止年限：依托部门：孙晓峰 中国科学院金属研究所 2010年1月-2014年8月 中国科学院

首席科学家：

一、研究内容

1. 拟解决的关键科学问题

高温合金中通常含有十几种强化元素，合金化程度较高，强化机理复杂，有的强化元素之间还存在较强的交互作用，认识复杂体系中合金化元素的作用机制是高温合金成分优化和发展先进合金的理论基础，但迄今为止，部分元素的作用机制仍不清楚。高温合金中的纯净化冶炼及凝固缺陷控制是改善材料综合性能、提高产品合格率的关键环节，但我国的冶炼水平与欧美等发达国家存在较大差距，对于凝固缺陷的形成机理尚不明确，实际工程中仍然靠经验和反复试制来解决问题，此外，在前期工作中发现现有凝固理论中的枝晶生长机制尚不完善，有待于进一步研究。在热加工方面，粉末冶金与喷射成形为获得均质近终成形大型铸锻件提供了新的短流程、低成本技术途径，然而，对于热加工过程中的塑性变形动力学、原始颗粒边界和夹杂物等缺陷的形成机理和控制方法等方面仍缺乏系统的理论研究工作。抗高温氧化腐蚀防护涂层为高温合金构件的长寿命服役提供了重要的保障，但由于高温防护涂层服役环境的特殊性与防护涂层的多界面特性，使得抗高温腐蚀涂层的

项目名称： 高温合金材料设计与制备的基础研究 起止年限：依托部门：孙晓峰 中国科学院金属研究所 2010年1月-2014年8月 中国科学院

首席科学家：

一、研究内容

1. 拟解决的关键科学问题

高温合金中通常含有十几种强化元素，合金化程度较高，强化机理复杂，有的强化元素之间还存在较强的交互作用，认识复杂体系中合金化元素的作用机制是高温合金成分优化和发展先进合金的理论基础，但迄今为止，部分元素的作用机制仍不清楚。高温合金中的纯净化冶炼及凝固缺陷控制是改善材料综合性能、提高产品合格率的关键环节，但我国的冶炼水平与欧美等发达国家存在较大差距，对于凝固缺陷的形成机理尚不明确，实际工程中仍然靠经验和反复试制来解决问题，此外，在前期工作中发现现有凝固理论中的枝晶生长机制尚不完善，有待于进一步研究。在热加工方面，粉末冶金与喷射成形为获得均质近终成形大型铸锻件提供了新的短流程、低成本技术途径，然而，对于热加工过程中的塑性变形动力学、原始颗粒边界和夹杂物等缺陷的形成机理和控制方法等方面仍缺乏系统的理论研究工作。抗高温氧化腐蚀防护涂层为高温合金构件的长寿命服役提供了重要的保障，但由于高温防护涂层服役环境的特殊性与防护涂层的多界面特性，使得抗高温腐蚀涂层的

铝合金材料牌号和用途

点击次数：548 发布时间：2009-9-22 0:14:49

1050食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉

1060要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途

1100用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具 1145包装及绝热铝箔，热交换器 1199电解电容器箔，光学反光沉积膜 1350电线、导电绞线、汇流排、变压器带材 2011螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品

2014应用于要求高强度与硬度（包括高温）的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭第一级燃料槽与航天器零件，卡车构架与悬挂系统零件

2017是第一个获得工业应用的2XXX系合金，目前的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件

2024飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件2036汽车车身钣金件

2048航空航天器结构件与兵器结构零件 2124航空航天器结构件

2218飞机发动机和柴油发动机活塞，飞机发动机汽缸头，喷

4J29可伐(Kovar)合金

4J29概述

4J29合金又称可伐(Kovar)合金。该合金在20～450℃具有与硅硼硬玻璃相近的线膨胀系数，居里点较高，并有良好的低温组织稳定性。合金的氧化膜致密，能很好地被玻璃浸润。且不与汞作用，适合在含汞放电的仪表中使用。是电真空器件主要密封结构材料。 4J29材料牌号 4J29。

4J29相近牌号 见表1-1。

[1～4]

表1-1

俄罗斯 29HК 29HК-BИ 美国 Kovar Rodar Techallony Glasseal 29-17 英国 Nilo K Telcaseal 日本 KV-1 KV-2 KV-3 法国 Dilver P0 Dilver P1 德国 Vacon 12 Silvar 48 4J29材料的技术标准 YB/T 5231-1993《铁镍钴玻封合金4J29和4J44技术条件》。

4J29化学成分 见表1-2。

表1-2 %

C 0.03 Mn 0.5 Si 0.30 P ≤ 0.020 0.020 0.20 0.20 0.20 S

镁-镍储氢合金材料的研究

前言：Mg-Ni合金是最重要的镁系储氢合金之一，对镁镍合金的研究很能代表镁基合金

的发展。其中镁是吸氢相，镍是吸氢过程中的催化相，Ni的加入不仅大大地改善了纯Mg的吸放氢热力学和动力学性能，同时还保持了其吸放氢容量大的优点。它这种优越性已经引起世界各国的广泛研究，并取得一定成果。

一、镁基储氢合金储氢的基本原理

镁系储氢合金具有储氢量高，低成本，轻质化等优点。在300～400。C和较高的

氢压下，镁可与氢气直接反应，反应生成MgH2 。

MgH2在287。C时的分解压为101.3kPa，其理论含氢量（质量分数）可达7.65% ，

具有金红石结构，性能比较稳定。由于纯镁吸氢和放氢速率都很慢，而且放氢温度高，因此人们很少用纯镁来存储氢气，而是通过合金化或制成复合材料的办法来改善镁的充放氢性能。

二、镁镍储氢合金（Mg2Ni）介绍及性能特点

镁基储氢合金是最有潜力的金属氢化物储氢材料之一, 近年来已引起世界各国的广泛关注。过渡金属、稀土金属和碱土金属是3类主要考虑的合金化元素。过渡金属中，Ni被认为是最好的合金化元素。因为根据Miedema规则，储氢合金最好由一个强氢化物形成元素和一个弱氢化物形成元素组成。Ni与氢的结合力

用于先进的工业燃气轮机(IGT)的镍基高温合金材料技术

用于先进的工业燃气轮机(IGT）的镍基高温合金材料技术

Stephen J. Balsone

GE Gas Turbines, LLC

P.O. Box 648; Greenville, SC 29602-0648, USA

关键词：镍基，高温合金，燃气轮机，熔模铸造，钢锭熔炼，锻造

摘要：工业发电和航空发动机的所有燃气轮机的燃烧温度在过去的三十年里有所提高。最近，航空发动机的温度提高速率已经变慢，但工业燃气轮机（IGT）的温度提高速率并未变慢。因此，这两类燃气轮机的材料温度性能要求有所重合。多年来，军用和商用航空发动机的高性能要求推动了先进材料和工艺的发展。由于功率、效率和可靠性的要求持续提高，目前许多这一类的高温材料正用于IGT。已经开发成功定向凝固和单晶镍基高温合金用于熔模铸造的高温燃气通道部件，并将尺寸增大到IGT部件所需的零件尺寸，但是在可生产性、缺陷公差和维修等方面仍然存在重大挑战。在钢锭熔炼、浇铸、锻造和检验方面取得重大进展后，变形镍基高温合金，例如706合金和718合金，正用于IGT转子结构中。本文将讨论镍基高温合金在IGT中的应用，特别强调生产大型IGT高温燃气通道及转子部件所需的

镁-镍储氢合金材料的研究

前言：Mg-Ni合金是最重要的镁系储氢合金之一，对镁镍合金的研究很能代表镁基合金

的发展。其中镁是吸氢相，镍是吸氢过程中的催化相，Ni的加入不仅大大地改善了纯Mg的吸放氢热力学和动力学性能，同时还保持了其吸放氢容量大的优点。它这种优越性已经引起世界各国的广泛研究，并取得一定成果。

一、镁基储氢合金储氢的基本原理

镁系储氢合金具有储氢量高，低成本，轻质化等优点。在300～400。C和较高的

氢压下，镁可与氢气直接反应，反应生成MgH2 。

MgH2在287。C时的分解压为101.3kPa，其理论含氢量（质量分数）可达7.65% ，

具有金红石结构，性能比较稳定。由于纯镁吸氢和放氢速率都很慢，而且放氢温度高，因此人们很少用纯镁来存储氢气，而是通过合金化或制成复合材料的办法来改善镁的充放氢性能。

二、镁镍储氢合金（Mg2Ni）介绍及性能特点

镁基储氢合金是最有潜力的金属氢化物储氢材料之一, 近年来已引起世界各国的广泛关注。过渡金属、稀土金属和碱土金属是3类主要考虑的合金化元素。过渡金属中，Ni被认为是最好的合金化元素。因为根据Miedema规则，储氢合金最好由一个强氢化物形成元素和一个弱氢化物形成元素组成。Ni与氢的结合力

一、 钛及钛合金材料 （一） 材料

1. 碘化钛碘与粗钛在低温下直接作用生成挥发性的碘化 钛，经加热使碘化钛分解，再沉积而得到高纯度的金属钛称为碘化钛。

牌号：TAD. 符号：Til2. 纯度＞99.9%（wt） 主要用于科研，如测试纯钛的化学性能、物理性能、合金化研究等。 2. 海绵钛

含钛的矿石从金红石（Tio2）存在，经氯（Cl2）化生成 四氯化钛（TiCl4），再用活性金属（Mg或Na）还原得到海绵状的金属钛（Ti）称为海绵钛。

镁法海绵钛： MHTi 纳法海绵钛：NHTi

海绵钛是疏松多孔，纯度99.1-99.7%（wt），其硬度HB 为100-157，是钛工业生产的原料。

海绵钛分级见表1. 3. 工业纯钛

含有一定量的氧、氮、碳、硅、铁及其他元素杂质的α 相钛称为工业纯钛。

工业纯钛的含钛量≮99.0%（wt）

按杂质元素含量把工业纯钛划分为四个级别，见表2.

表1 海绵钛分级（MHTi） GB/T2524-2002

产品 等级Grade Ti不小于% wt No less than 化学成分（质量分数，%） Chemical Composition，% 杂质元素不大于（% wt） Impurity

镁及镁合金材料的安全生产与防护

11.1 概述

镁具有非常活泼的化学性质,镁粉\\镁屑又极具易燃、易爆性，这是安全生产和防范的关键。在镁合金生产经营中如不重视安全生产，将会酿成毁灭性的灾难。例如1964年，我国某厂的镁炉发生爆炸，不仅整个生产线化为灰烬，而且当时烧死4人、烧伤多人，造成重大的人身和财产损失。又如2001年3月20日西班牙Dalphimetal公司（生产镁合金汽车配件）在清理收集镁屑时不慎产生火花，引燃镁屑，并导致火灾发生。火灾造成25t镁锭、600t镁成品、4台全自动压铸机生产线和厂房被彻底烧毁。2003年12月某压铸配套厂，由于打磨工段没堆积在地面上的镁粉燃烧，并酿成火灾。2003年12月29日美国Garfield公司（镁回收厂储藏库）发生燃烧和爆炸。因此，对安全生产必须高度重视。

11.2 镁合金发生燃烧的化学反应机理

（1）镁与水中的反应作用，产生氢气释放和产生放热反应，热

量的聚集和释放出来的易燃氢气，引起燃烧和爆炸。 化学反应：

Mg+H2O=MgO+H2↑ Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑

（2）镁与空气中的氧发生作用，产生剧烈的燃烧，释放出高热，发出耀眼的白光。

化学反应：

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航空铝合金材料腐蚀损伤研究

作者：胡家林 王琳

来源：《科技资讯》2015年第06期

摘 要：对航空LY12CZ铝合金试验件进行了腐蚀试验，提取了孔蚀率、蚀坑分形维数、蚀坑半径、灰度值、能量值共计五种腐蚀图像特征值。通过灰色预测方法对腐蚀图像特征值与腐蚀损伤之间的关系进行了研究，构建了基于图像特征值的GM（1，5）和GM（1，6）腐蚀损伤预测模型，模型计算所得蚀坑深度与实测蚀坑深度较为接近，结果合理。 关键词：铝合金 腐蚀图像 腐蚀损伤 灰色模型

中图分类号：V250 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（c）-0213-02 腐蚀是飞机结构的一种主要损伤形式，是飞行故障及灾难的主要原因之一，特别是在我国沿海地区，服役过程中发现飞机机体腐蚀问题相当严重。腐蚀图像反映了材料腐蚀表面的起伏变化和腐蚀的程度，因此对腐蚀图像加以研究，找出其中包含着的腐蚀信息，并建立适当的方法将这些信息用于腐蚀损伤的研究是非常必要的。 1 预腐蚀试验 1.1 试验件

试验件采