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Leitschaufeln für Gasturbinen

Name: Leitschaufeln für Gasturbinen
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Schematische Darstellung des traditionellen Formgussverfahrens für Hochtemperatur-Vorlegierungen

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.

Anfrage

VORV：Schmiedeteile aus Hochtemperaturlegierung
NÄCH：Flugzeugmotor klingelt

Tabelle 1 Chemische Zusammensetzung der K418-Legierung (Gew.%)

Element

Inhalt (%)

0,08~0,16

3,80~4,80

11,50–13,50

5,50~6,40

0,060~0,150

0,50~1,00

0,008~0,020

Element

Inhalt (%)

1,80~2,50

≤1,00

≤0,50

≤0,010

≤0,015

≤15 ppm

Element

Als

Inhalt (%)

≤35 ppm

≤0,0005

≤0,001

≤0,00005

Bal.

Tabelle 2: Technische Lieferstandards für die K418-Legierung

Standardnummer	Vielfalt	Probenahme	Zugeigenschaften					Haltbarkeitsleistung
			θ/℃	σ b/MPa	σ po.2/MPa	δ5/	ψ/%	θ/℃	σ/MPa	T/h	δs/
				≥						≥
GJB5515.1①	Meisterlegierung	Präzisionsgegossener Probestab im Gusszustand	20	755	686	3.0	一	750	608	40	3.0
			800	755	一	4.0	6.0	800	490	45	3.0
HB7763②	Meisterlegierung	Präzisionsgegossener Probestab im Gusszustand	20	755	686	3.0	-	750	608	40	3.0
			800	755	一	4.0	6.0	800	490	45	3.0
①Dehnung und Ausdauer können bei einer Temperatur getestet werden. Wenn die Ausdauerleistung nicht qualifiziert ist, kann sie bei 800 °C, 471 MPa und einer Bruchzeit von mindestens 80 Stunden erneut getestet werden. Alle 10 Öfen sollten für einen Langzeit-Zugversuch ausgewählt werden und die δ 5 - und ψ-Werte nach dem Bruch sollten nicht als Grundlage für eine Ablehnung herangezogen werden. ②Zug- und Spannungsbruchversuche können bei einer einzigen ausgewählten Temperatur durchgeführt werden. Bei jeweils 10 erzeugten Chargen muss eine Charge einer Spannungsbruchprüfung bis zum Bruch unterzogen werden, wobei tatsächliche Messungen für die prozentuale Dehnung (δ5) und die prozentuale Flächenverringerung (ψ) vorgenommen werden.

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