GH1140高溫合金

 

GH1140

 

概述

 

GH1140 是一種固溶強化的鐵鎳基高溫合金，除含大量鉻外，并用少量鎢、鉬、鋁和鈦等元素復合強化固溶體。合金具有中等的熱強性、高的塑性、良好的熱疲勞、組織穩定性和焊接工藝性能。適宜于制造工作溫度850℃以下的航空發動機和燃氣輪機燃燒室的板材結構件和其他高溫部件。可以供應板、棒、管、絲、帶材及鍛件等各種變形產品。

 

1.1、材料牌號

 

GH1140（GH140，CR-2）

 

1.2、相近牌號

 

1.3、材料的技術標準

 

GJB 1952-1994《航空用高溫合金冷軋薄板規范》

 

GJB 2297-1995《航空用高溫合金冷拔（軋）無縫管規范》

 

GJB 2612-1996《航空用高溫合金冷拉絲材規范》

 

GJB 3020-1997《航空用高溫合金環坯規范》

 

GJB 3317-1998《航空用高溫合金熱軋板規范》

 

GJB 3318-1998《航空用高溫合金冷軋帶材規范》

 

GJB 3165-1998《航空承力件用高溫合金熱軋和鍛制棒材規范》

 

GJB 3167-1998《冷鐓用高溫合金冷拉絲材規范》

 

GB/T 15062-1994 《一般用高溫合金管》

 

1.4、化學成分

 

表1-1

 

C	Cr	Ni	W	Mo	Al	Ti	Fe
0.06～0.12	20.0～23.0	35.0～40.0	1.40～1.80	2.00～2.50	0.20～0.60	0.70～1.20	余量

 

 

 

Ce	Mn	Si	P	S
≤0.05	≤0.70	≤0.80	≤0.025	≤0.015

 

注：用電弧爐熔煉時ω(Al+Ti)就不大于1.55%，采用電弧爐+電渣熔煉時ω(Al+Ti)就不大于1.75%。

 

1.5、熱處理制度

 

固溶處理：熱軋板、冷軋薄板和帶材1050～1090℃，空冷；絲材和管材1050～1080℃，空冷或水冷；棒材和環坯1080℃±10℃，空冷。

 

1.6、品種規格與供應狀態

 

可供應各種規格的熱軋板、冷軋板、帶材、棒材、絲材、管材、鍛件和環形件。板、管、絲、帶經固溶處理和酸洗后供應。棒材和環形件于熱軋或鍛造狀態供應。鍛件于鍛造狀態或經固溶處理后供應。

 

1.7、熔煉與鑄造工藝

 

電弧爐熔煉或電弧爐+電渣重熔。

 

1.8、應用概況與特殊要求

 

已用于制造多種航空發動機的燃燒室火焰筒、加力擴散器、整流支板、穩定器、輸油圈、加力可調噴口殼體、管接頭、襯套以及飛機機尾罩蒙皮等零部件，投入成批生產使用。在550～800℃溫度范圍內長期使用后稍有硬化現象，使室溫塑性下降。在1000℃以上的高溫抗氧化性比同類用途的鎳基合金稍差。

 

物理及化學性能

 

2.1、熱性能

 

2.2、密度

 

ρ=8.09g/cm3

 

2.3、電性能

 

 室溫電阻率ρ=1.07*10-6Ω.m

 

2.4、磁性能

 

合金無磁性。

 

2.5、化學性能

 

2.5.1、抗氧化性能

 

2.5.1.1、合金在空氣介質中試驗100h的氧化速率見表2-1。

 

θ/℃	700	800	900	1000	1100
氧化速率/(g/(m2.h))	0.014	0.028	0.139	0.270	0.523

 

2.5.1.2、合金在700℃以上長期工作時產生沿晶界氧化。在700℃～1200℃暴露100h后的最大晶界氧化深度。在700～900℃長期暴露1000h內的最大晶界氧化深度。

 

2.5.1.3、該合金制造的火焰筒在高于900℃長期工作時，可能產生氧化剝落；氧化剝落的速度為0.016mm/100h。火焰筒中間段，長期工作后的氧化剝落深度

 

表2-2

 

合金	氧化剝落深度/mm	氧化剝落深度/mm
200h	800h
GH1140	0.032	0.127
GH3039		0.115

 

2.5.1.4、合金在高溫下長期工作時可采用65、66-4、W-2和W69-1琺瑯涂層進行有效的保護，也可采用固體滲鋁和真空噴鍍鋁涂層。合金基體和采用涂層后的抗氧化性對比見表2-3。

 

材料牌號	100h氧化速率/(g/(m2.h))	100h氧化速率/(g/(m2.h))	100h沿晶氧化深度/μm	100h沿晶氧化深度/μm
900℃	1000℃	900℃	1000℃
GH1140	0.162	0.236	10～20	26～30
GH1140+65涂層	0.055	0.081	11～15	30
GH1140+66-4涂層	0.047	0.071	11～15	30

 

 

 

材料牌號	100h氧化速率/(g/(m2.h))	100h氧化速率/(g/(m2.h))	100h沿晶氧化深度/μm	100h沿晶氧化深度/μm
900℃	1000℃	900℃	1000℃
GH1140+W2涂層	---	0.076	---	---
GH1140+固體滲鋁	---	0.030	---	---
GH1140+真空噴鍍鋁	---	0.027	---	---

 

2.5.2、耐腐蝕性能  國產航空煤油無論有無CS2添加劑，對GH1140合金均無腐蝕作用，而對鎳基合金，必須有添加劑才能防止腐蝕。若用國外航空煤油，有時也發現在嚴重的坑關腐蝕。

 

工藝性能與要求

 

3.1、熱成型工藝

 

3.1.1、鍛造時裝爐溫度≤700℃，加熱溫度1160℃±20℃，終端溫度不低于900℃。

 

3.1.2、板坯熱軋加熱溫度 1160℃±20℃，軋制溫度1180~950℃，進最后一個孔型時溫度最好控制在950~1000℃范圍內。

 

3.1.3、熱軋板荒軋加熱溫度1120℃，荒軋溫度1120~850℃，熱軋板一火軋成，總變形量要大于50%。

 

3.1.4、冷軋板軋壓下量為30%~40%，成品板平整變形量不得大于3%。

 

3.2 、冷成型性能

 

3.2.1、板材的狀態具有良好的塑性，成形工序在室溫下進行。當以多次成形工藝制造零件時，每次冷成型后均進行中間，熱處理。成型前零件表面涂以硝基清漆。