Heat Resistant Alloy Manufacturers

Aktueller Herstellungsprozess für Vorlegierungen aus Hochtemperaturlegierungen

Hochtemperaturlegierungen, auch „Superlegierungen“ genannt, sind eine Klasse metallischer Werkstoffe auf Basis von Eisen, Nickel oder Kobalt. Sie können bei Temperaturen über 600 °C unter Belastung langfristig eingesetzt werden. Diese Legierungen bieten eine Kombination außergewöhnlicher Eigenschaften, darunter Hochtemperaturfestigkeit, ausgezeichnete Oxidations- und Heißkorrosionsbeständigkeit, gutes Ermüdungsverhalten und Bruchzähigkeit.

Eine „Vorlegierung“ bezieht sich auf das raffinierte Material (normalerweise in Stangenform geliefert), das als Ausgangsmaterial zum Umschmelzen und Gießen verwendet wird. Seine chemische Zusammensetzung wird nach Kundenvorgaben genau gesteuert.

Derzeit wird das Vakuuminduktionsschmelzen (VIM) mit anschließendem Metallformgussverfahren häufig zur Herstellung von Vorlegierungen aus Hochtemperaturlegierungen eingesetzt, wie im Diagramm dargestellt. Bei diesem herkömmlichen Gießverfahren wird die raffinierte Metallschmelze durch eine Gießrinne und schließlich in eine Metallform gegossen, wo sie in der gewünschten Form erstarrt. Dieses Herstellungsverfahren ermöglicht die Herstellung von Hochtemperatur-Legierungsvorlegierungen mit präziser chemischer Zusammensetzung. Durch Techniken wie kontrollierte Schmelzparameter, Keramikfiltration und optimiertes Formdesign können Barren mit ausgezeichneter metallurgischer Qualität und überragender Leistung erzielt werden.

Vorlegierungen aus Hochtemperaturlegierungen weisen eine ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit und Kriechfestigkeit auf. Am Beispiel der Superlegierungs-Vorlegierung K418 muss ihre chemische Zusammensetzung nach präziser Kontrolle der Zusammensetzung und sauberen Schmelzverfahren die in Tabelle 1 angegebenen Anforderungen erfüllen (gemäß GB/T14992, GJB5512.1 und HB7763). Darüber hinaus müssen die mechanischen Eigenschaften nach dem Umschmelzen der Vorlegierung und dem Feinguss in Probestäbe die in Tabelle 2 aufgeführten Anforderungen erfüllen.

Technische Vorteile vakuumgeschmolzener und gegossener Vorlegierungen aus Hochtemperaturlegierungen

In den letzten Jahren ist im Einklang mit Chinas strategischen Initiativen zur energischen Entwicklung der Luft- und Raumfahrtmotoren- und Bodengasturbinenindustrie sowie zur Förderung der weit verbreiteten Anwendung von Automobilturboladern zur Energieeinsparung, Emissionsreduzierung und Verbesserung der Umwelt die Nachfrage nach höherwertigen Hochtemperaturlegierungsmaterialien kontinuierlich gestiegen. Angesichts der begrenzten Anzahl inländischer Hersteller und einer technologischen Lücke im Vergleich zu den Vereinigten Staaten und Europa besteht ein dringender Bedarf an einer inländischen Versorgung mit leistungsstarken, kostengünstigen Vorlegierungen aus Hochtemperaturlegierungen.

Als Reaktion darauf hat sich unser Unternehmen im Jahr 2016 mit einem chinesischen Technologieunternehmen zusammengetan, um eine VIM-Produktionslinie (Vacuum Induction Melting) für Hochtemperatur-Legierungsvorlegierungen zu bauen, die für endkonturnahe Formgebung, kurze Prozessabläufe und niedrige Kosten ausgelegt ist. Die Linie ist mit Vakuuminduktionsöfen mit einer Kapazität von 500 kg, 300 kg und 50 kg ausgestattet. Mit einer kleinvolumigen Schmelzkammer und einer horizontalen Ofenstruktur erreichen diese Öfen eine optimale Arbeitsvakuumkontrolle. Ein dreiphasiges elektromagnetisches Rührsystem sorgt für eine stabile Bewegung des Schmelzbades, sodass sich die hinzugefügten Elemente gleichmäßig von oben nach unten auflösen und gleichzeitig eine nahezu konstante Schmelztemperatur aufrechterhalten.

Durch die präzise Steuerung des Drucks und der Temperatur jeder Schmelze reduzieren wir die Prozessvariabilität, sorgen für eine stabile Verteilung der Elemente und halten den Gehalt an flüchtigen Elementen in einem sehr engen Bereich. Darüber hinaus erleichtert die große Schmelzoberfläche (Bad D/H > 1), die der VIM-Ofen bietet, eine effektive Materialentgasung.

Zur Überwachung der Produktqualität haben wir das direkt ablesbare Spektrometer SPECTROMAXx aus Deutschland eingeführt, das eine Online-Analyse der Legierungszusammensetzung sowie die Überwachung schädlicher Elemente und des Stickstoffgehalts ermöglicht, um die Qualität unserer Vorlegierungen sicherzustellen.

Unser Unternehmen verfügt außerdem über ein Labor für mechanische Eigenschaften, das in der Lage ist, Materialien effizient auf Spannungsbrucheigenschaften bei hohen Temperaturen, hohe Zugeigenschaften und Zugeigenschaften bei Raumtemperatur zu testen.

Das gesamte Produktionssystem wurde im März 2017 vollständig in Betrieb genommen und hat die Fähigkeit zur Serienproduktion im industriellen Maßstab erreicht. Wir sind nach dem Qualitätsmanagementsystem ISO9001 zertifiziert und verfügen über eine jährliche Produktionskapazität von ca. 5.000 Tonnen hochtemperaturbeständiger Vorlegierungen. Alle Produkte wurden vom National Analysis Center for Iron & Steel getestet, wobei die technischen Spezifikationen dem entsprechenden metallurgischen Industriestandard YB/T 5248-93 entsprechen.

Im Vergleich zu herkömmlichen Herstellungsverfahren bieten die mit unserem VIM-Verfahren hergestellten Hochtemperatur-Legierungsvorlegierungen Vorteile wie eine hohe metallurgische Qualität und einen geringen Einschlussgehalt.