Definición y Propiedades para Aleaciones de Alta Temperatura

Definición de aleación de alta temperatura

La aleación de alta temperatura se refiere a un tipo de material metálico basado en hierro, níquel y cobalto que puede trabajar a altas temperaturas superiores a 600 °C y bajo ciertas tensiones durante un largo período; y tiene una alta resistencia a altas temperaturas, buenas propiedades de anti-oxidación y anti-corrosión, buen rendimiento a la fatiga, tenacidad a la fractura y otras propiedades integrales. Las aleaciones de alta temperatura tienen una estructura de austenita única y presentan buena estabilidad estructural y fiabilidad en el servicio a diversas temperaturas.

Basado en las características de rendimiento anteriores y el alto grado de aleación de las aleaciones de alta temperatura, también se les llama 'superaleaciones' y son un material importante ampliamente utilizado en la aviación, la industria aeroespacial, el petróleo, la industria química y los barcos. Según los elementos de la matriz, las aleaciones de alta temperatura se dividen en aleaciones a base de hierro, a base de níquel, a base de cobalto y otras aleaciones de alta temperatura. La temperatura de servicio de las aleaciones de alta temperatura a base de hierro generalmente solo puede alcanzar 750~780°C. Para las piezas resistentes al calor utilizadas a temperaturas más altas, se utilizan aleaciones a base de níquel y metales refractarios. Las aleaciones de alta temperatura a base de níquel ocupan una posición particularmente importante en todo el campo de las aleaciones de alta temperatura. Se utilizan ampliamente para fabricar los componentes más calientes de los motores a reacción de aviación y diversas turbinas de gas industriales.

Propiedades de la aleación de alta temperatura

Las diversas tasas de degradación de los materiales se aceleran en entornos de alta temperatura. Durante el uso, son propensas a ocurrir inestabilidad del tejido, deformación y crecimiento de grietas bajo la acción de la temperatura y el estrés, así como corrosión oxidativa de la superficie del material.

1. Resistencia a altas temperaturas y resistencia a la corrosión

La resistencia a altas temperaturas, la resistencia a la corrosión y otras propiedades de las aleaciones de alta temperatura dependen principalmente de su composición química y estructura organizativa. Tomando como ejemplo la aleación de alta temperatura deformada a base de níquel GH4169, se puede observar que el contenido de niobio en la aleación GH4169 es alto, y la segregación de niobio en la aleación está directamente relacionada con el proceso metalúrgico. La matriz de GH4169 es una solución sólida Ni-Gr, y se puede tolerar una fracción másica de Ni que contenga más del 50%. A una alta temperatura de aproximadamente 1 000 °C, es similar a la marca estadounidense Inconel718. La aleación está compuesta por la fase de matriz γ, la fase δ, carburos y las fases de refuerzo γ' y γ″. Los elementos químicos y la estructura de matriz de la aleación GH4169 muestran sus fuertes propiedades mecánicas. La resistencia al rendimiento y la resistencia a la tracción son varias veces mejores que las del acero 45, y la plasticidad también es mejor que la del acero 45. La estructura de red estable y una gran cantidad de factores de refuerzo contribuyen a sus excelentes propiedades mecánicas.

2. Alta dificultad de procesamiento

Debido a su entorno de trabajo complejo y severo, la integridad de la superficie procesada de aleaciones de alta temperatura juega un papel muy importante en su rendimiento. Sin embargo, las aleaciones de alta temperatura son típicamente materiales difíciles de mecanizar. Tienen alta microdureza, un endurecimiento por trabajo severo, alta resistencia al esfuerzo cortante y baja conductividad térmica. La fuerza de corte y la temperatura de corte en el área de corte son altas, lo que ocurre a menudo durante el procesamiento. La calidad de la superficie mecanizada es baja y la herramienta se daña severamente. En condiciones de corte normales, la capa superficial de la aleación de alta temperatura producirá problemas excesivos como capa endurecida, tensión residual, capa blanca, capa negra y capa de deformación de grano.