我国科学家用3D打印技术研制熔点达1800℃,推比20发动机 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 15:20:14
一种Nb-Si基超高温合金涡轮叶片的制备方法

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本发明属于涡轮叶片制造技术领域,特别涉及一种电子束快速成形技术(electron beam melting,EBM)制备NbSi基超高温合金涡轮叶片的方法,利用电子束选区快速成型设备,通过设置合理的工艺参数,直接由CAD模型一步完成复杂NbSi合金涡轮叶片的制备,得到的涡轮叶片致密度高,成形精度良好,缺陷少,合金叶片主要由Nbss固溶体和Nb<sub>5</sub>Si<sub>3</sub>强化相组成,相尺寸细小且分布均匀,可以提高涡轮叶片的综合性能。本方法成形涡轮叶片过程无需模具,减少合金污染与氧化,降低夹杂含量,合金材料利用率高,可以提高叶片的综合性能。
专利类型:        发明专利
申请(专利)号:        CN201410211028.X
申请日期:        2014年5月19日
公开(公告)日:        2014年7月30日
公开(公告)号:        CN103949646A
主分类号:        B22F5/04,B22F5/00,B,B22,B22F,B22F5
分类号:        B22F5/04,B22F5/00,B22F3/105,B22F3/00,B,B22,B22F,B22F5,B22F3,B22F5/04,B22F5/00,B22F3/105,B22F3/00
申请(专利权)人:        北京航空航天大学
发明(设计)人:        徐惠彬,孙少波,贾丽娜,李震,张虎

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一种激光选区熔化技术制备Nb-Si基超高温合金的方法

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本发明属于高温合金制备技术领域,特别涉及一种激光选区熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)制备NbSi超高温合金的方法,利用激光选区熔化设备,通过合理的工艺参数设置,直接由CAD模型一步完成NbSi合金成形件的制备,制备的NbSi合金致密度高,缺陷少,主要由Nbss固溶体和Nb<sub>5</sub>Si<sub>3</sub>强化相组成,相尺寸细小且分布均匀。本方法制备NbSi合金无需模具,避免界面反应,减少合金污染,降低夹杂含量,材料利用率高,可以提高NbSi合金的综合性能和生产效率。
专利类型:        发明专利
申请(专利)号:        CN201410211026.0
申请日期:        2014年5月19日
公开(公告)日:        2014年7月30日
公开(公告)号:        CN103949639A
主分类号:        B22F3/105,B22F3/00,B,B22,B22F,B22F3
分类号:        B22F3/105,B22F3/00,C22C27/02,C22C27/00,B,C,B22,C22,B22F,C22C,B22F3,C22C27,B22F3/105,B22F3/00,C22C27/02,C22C27/00
申请(专利权)人:        北京航空航天大学
发明(设计)人:        张虎,孙少波,贾丽娜,李震,徐惠彬
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本发明属于涡轮叶片制造技术领域,特别涉及一种电子束快速成形技术(electron beam melting,EBM)制备NbSi基超高温合金涡轮叶片的方法,利用电子束选区快速成型设备,通过设置合理的工艺参数,直接由CAD模型一步完成复杂NbSi合金涡轮叶片的制备,得到的涡轮叶片致密度高,成形精度良好,缺陷少,合金叶片主要由Nbss固溶体和Nb<sub>5</sub>Si<sub>3</sub>强化相组成,相尺寸细小且分布均匀,可以提高涡轮叶片的综合性能。本方法成形涡轮叶片过程无需模具,减少合金污染与氧化,降低夹杂含量,合金材料利用率高,可以提高叶片的综合性能。
专利类型:        发明专利
申请(专利)号:        CN201410211028.X
申请日期:        2014年5月19日
公开(公告)日:        2014年7月30日
公开(公告)号:        CN103949646A
主分类号:        B22F5/04,B22F5/00,B,B22,B22F,B22F5
分类号:        B22F5/04,B22F5/00,B22F3/105,B22F3/00,B,B22,B22F,B22F5,B22F3,B22F5/04,B22F5/00,B22F3/105,B22F3/00
申请(专利权)人:        北京航空航天大学
发明(设计)人:        徐惠彬,孙少波,贾丽娜,李震,张虎

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一种激光选区熔化技术制备Nb-Si基超高温合金的方法

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本发明属于高温合金制备技术领域,特别涉及一种激光选区熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)制备NbSi超高温合金的方法,利用激光选区熔化设备,通过合理的工艺参数设置,直接由CAD模型一步完成NbSi合金成形件的制备,制备的NbSi合金致密度高,缺陷少,主要由Nbss固溶体和Nb<sub>5</sub>Si<sub>3</sub>强化相组成,相尺寸细小且分布均匀。本方法制备NbSi合金无需模具,避免界面反应,减少合金污染,降低夹杂含量,材料利用率高,可以提高NbSi合金的综合性能和生产效率。
专利类型:        发明专利
申请(专利)号:        CN201410211026.0
申请日期:        2014年5月19日
公开(公告)日:        2014年7月30日
公开(公告)号:        CN103949639A
主分类号:        B22F3/105,B22F3/00,B,B22,B22F,B22F3
分类号:        B22F3/105,B22F3/00,C22C27/02,C22C27/00,B,C,B22,C22,B22F,C22C,B22F3,C22C27,B22F3/105,B22F3/00,C22C27/02,C22C27/00
申请(专利权)人:        北京航空航天大学
发明(设计)人:        张虎,孙少波,贾丽娜,李震,徐惠彬
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一种新型超高温材料:Nb-Si 基合金
2014-10-31 09:22 来源:中国联合钢铁网
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随着高性能航空航天飞行器的发展,航空发动机热端部件的工作温度不断提高,已经超过镍基高温合金的极限温度,因此,迫切需要寻求新型的超高温材料以替代现有的Ni基高温合金。上世纪末,美国空军提出了要开发可在1400℃使用的材料,使发动机的推重比达到15~20。在过去的20多年中,难熔金属硅化物以其高熔点、低密度和优良的高温性能等特点受到了越来越广泛的关注。其中,Nb-Si 基合金(密度约为6.6~7.2 g/cm3,成为最有潜力的新型超高温材料。

Nb-Si 基超高温合金具有高熔点、低密度以及优异的综合性能,其目标使用温度是比Ni基高温合金提高200~300℃,有望应用于在1300~1500℃工作的燃气涡轮发动机叶片以及空天飞行器超然冲压发动机热端部件上。Nb-Si 基超高温合金依靠硅化物Nb5Si3相在高温增强,铌基固溶体相在室温增韧,铬化物Cr2Nb相提供更好的高温抗氧化性能,以实现室温韧性、高温强度和高温抗氧化性能的匹配。
Nb-Si 基超高温合金的研发思想主要是通过加入韧性固溶体相,形成铌基固溶体/Nb5Si3双相复合材料,在保持优良高温强度的同时,改善其室温韧性。
Nb-Si 基超高温合金主要的合金化元素为Ti、Al、Cr、Hf、Zr、Mo、V、Ta、Sn、B 以及Ho 和Dy等稀土元素。目前国内外研究的典型Nb-Si基合金的成分为: Si 含量为12~18at%,Ti 含量为20~24at%,Cr含量为2~6at%,Al 含量为2~6at%,Hf含量为2~8at%,稀土元素的含量一般不超过5at%。
Nb-Si 基超高温合金的制备方法和热加工工艺有真空非自耗/自耗电弧熔炼、粉末冶金、定向凝固、物理气相沉积、热等静压、热挤压和烧结-锻造等。国内外有关Nb-Si 多元合金的报道中,综合性能最优异的是GE公司通过定向凝固法制备的Nb-24.7Ti-16Si-8.2Hf-2.0Cr-1.9Al 合金。该合金的组织是由铌基固溶体、Nb3Si 板条以及少量Nb5Si3组成,组成相沿生长方向并列分布,其中铌基固溶体的体积分数为54%,铌基固溶体枝晶包括其二次枝晶臂的平均尺寸为24μm。该合金的断裂韧性KIC约为19~22 MPa·m1/2,抗拉强度约为820MPa,1200℃的抗拉强度为370 MPa。由于该合金的密度较低,所以其比强度较高。另有报道,用挤压+热处理制备的Nb-10Si合金的抗拉强度可达800 MPa左右,但其延性低于0.5%。目前,研发工作的短期目标是1370℃在试验台暴露10 h氧化损失小于200μm ; 长期目标是1315℃/100 h氧化损失小于25μm。这些氧化性能的目标是要使Nb-Si基合金在1315℃获得与目前二代单晶合金在1150℃ 相同的氧化寿命。另有报道,美国GE公司用电弧熔炼和滴铸技术制备出Nb硅化物的近终型叶片模拟件。叶片模拟件的全长约为150 mm。在该项技术中,先用传统电弧熔炼将合金熔化,然后滴铸到陶瓷基模壳中,氧化铝基模壳采用传统挂浆技术制备,表面有涂层,用于减小合金与模壳的反应程度。
Nb-Si基超高温合金制备技术
文章来源:军民结合推进司 发布时间:2012年12月21日  

【技术开发单位】西北工业大学

  【技术简介】Nb-Si基超高温合金具有高熔点(1750℃以上)、低密度、适中的室温韧性、良好的高温强度及优良的耐腐蚀特性,可使用在1200~1450℃的温度范围内,用于制备航空航天、化工、高温炉等高温结构部件,适合于取代铂铑合金漏板,从而大幅度降低玄武岩纤维的制备成本。
  本项目开发了Ti,Cr,Hf,Al,Mo,B, Zr,Y等多元合金化的Nb-Si基超高温合金,掌握了合金的真空自耗电弧熔炼、真空非自耗电弧熔炼及冷坩埚感应熔炼技术,可制备重达10kG、冶金质量高的料锭。合金具有良好的机加工性能及焊接性能,可通过精铸、机加工、焊接制备形状复杂的零件。

  【技术特点】
  (1)使用温度笵围1200~1450℃,密度比高温合金轻25%;
  (2)具有良好的力学性能、耐腐蚀性能。

  【技术水平】
  (1)密度6.7~6.8g/cm3;
  (2) KIC≥23MPam1/2;
  (3)σb≥450MPa;
  (4)δ≥1.2%;
  (5)具有良好的机加工、焊接、铸造性能。

  【可应用领域和范围】适用于制备航空、航天、化工、高温炉等超高温结构部件、漏板。

  【专利状态】已申请专利3项

  【技术状态】 试生产阶段

  【合作方式】合作开发、技术咨询、技术服务。

  【投入需求】设备、厂房方面需投入2000万。

  【预期效益】Nb-Si基超高温合金比镍基高温合金使用温度高出200℃以上,可应用在1200℃以上的温度,在高温炉、高温结构件、漏板等方面具有应用前景,取得显著技术进步,具有明显的社会、经济效益。年产值将达到2000万。

  【联系方式】李源  029-88430816


预期推比有多高?
预期推比有多高?
美国空军提出了要开发可在1400℃使用的材料,使发动机的推重比达到15~20。

一一一一
【技术特点】  
(1)使用温度笵围1200~1450℃,密度比高温合金轻25%;  
(2)具有良好的力学性能、耐腐蚀性能。
请各大砖家来解毒,学渣我看不懂。
3D打印的还是比单晶要差一些吧?
推比20?连核心机都还没开始弄吧
ctphilips 发表于 2015-1-12 14:02
推比20?连核心机都还没开始弄吧
貌似雅克38的升力发动机推重比就达到20。
hswz 发表于 2015-1-12 11:24
Nb-Si基超高温合金制备技术
文章来源:军民结合推进司 发布时间:2012年12月21日  

看这位楼主的帖子里面的内容,都是什么什么项目提前完成,什么什么技术多么NB等等,但到现实中了,还是各种发动机还依然不成熟,至少没有提前完成,提前达到预期效果的!
看这位楼主的帖子里面的内容,都是什么什么项目提前完成,什么什么技术多么NB等等,但到现实中了,还是各 ...
人家是搜集的论文资料和专利资料,如果有疑问可以去找专利局或者期刊。而且,一个点的突破是撑不起全局的。所以我觉得没什么问题
Nb-si  牛逼死
真是牛逼.
铌储量不多吧?
只是专利出来了而已,距离工程应用还有很长的路啊,而且涡轮叶片这种高精度的零件现在可以用3D打印?
铌储量不多吧?
中国是世界上铌、钽、锂、铍等稀有金属矿产资源比较丰富的国家之一。铌(Nb2O5)总保有储量为388万吨(至2007/12/31止),仅次于巴西,居世界第2位。我国铌矿巳探明储量的矿区有99处,分布于内蒙古、湖北等16个省(区),以内蒙古最多,占全国储量的72%;湖北次之,占24%。
中国是世界上铌、钽、锂、铍等稀有金属矿产资源比较丰富的国家之一。铌(Nb2O5)总保有储量为388万吨(至2 ...
可惜了,稀土配给出口输了~
lyz4373007 发表于 2015-1-12 15:04
看这位楼主的帖子里面的内容,都是什么什么项目提前完成,什么什么技术多么NB等等,但到现实中了,还是各 ...
不懂技术从实验室到实用需要经过多长时间就别废话了,还没实用不是你贬低实验室中的技术的理由。

4G的LTE-A技术用到的OFDM上世纪六十年代就提出了,你不是还是现在才用上?
hswz 发表于 2015-1-12 13:48
美国空军提出了要开发可在1400℃使用的材料,使发动机的推重比达到15~20。

一一一一
真心牛逼,推比20的发动机。。。想想就觉得天顶星。以后每个飞机都头朝上蹲地上,到时垂直起飞就得了。。。
横竖撇捺 发表于 2015-1-12 17:36
可惜了,稀土配给出口输了~
怕啥 东西是自己的 挖不多别人也没辙
横竖撇捺 发表于 2015-1-12 17:36
可惜了,稀土配给出口输了~
可以收厘金,增加教育附加,增加环境治理附加,地方政府一句话的事儿,特批这个经费可以用来发放公务员奖金,你看各地积极不积极
铌硅基合金,工作温度可以达到1200-1400度,超过现有单晶合金200度以上,是未来涡轮叶片的主要候选材料。

不过全世界范围内,都还没有成熟,还没到可以实用的程度。

但是呢,航空煤油的理想燃烧温度只不过是2300K左右,也就是2000度多一些。 目前美鬼通过增大冷却用气量,已经在新的验证机上强行接近这个上限了,超高温升单燃烧室的路,已经到头了。
空军#总司令 发表于 2015-1-12 17:22
只是专利出来了而已,距离工程应用还有很长的路啊,而且涡轮叶片这种高精度的零件现在可以用3D打印?{:174: ...
可以,

而且增材打印的强度要比精铸的要高,这是业内公认的。
dddd-dh2016 发表于 2015-1-12 21:29
可以,

而且增材打印的强度要比精铸的要高,这是业内公认的。
恩,强度比精铸高是肯定的,但是我是说精度的问题,好像在哪儿看到过3D打印还无法打印涡轮叶片这样的高精密零件,难道是我记错了?
金属材料增材打印的精度,国内做到了0.1MM左右,已经是全球最高的实用水平了。

还要做表面精修的。
蕶落 发表于 2015-1-12 20:38
可以收厘金,增加教育附加,增加环境治理附加,地方政府一句话的事儿,特批这个经费可以用来发放公务员奖 ...
最怕到最后变成外国人来搞,国家公务员给他来背书就惨了,那些官员做的出的
横竖撇捺 发表于 2015-1-12 17:36
可惜了,稀土配给出口输了~
稀土又怎么到了你的口中成输了,虽然在WTO中是输了,但在实际生产中却达到了目的。
封了大部分的矿产,合并大型国有公司,控制矿场开采。
有空查看早两年已经实行对稀土国家实行的政策新闻,实际上已经用另一种方法限制出口了。
epjack 发表于 2015-1-12 22:34
稀土又怎么到了你的口中成输了,虽然在WTO中是输了,但在实际生产中却达到了目的。
封了大部分的矿产, ...
签名图很搞阿。。

hswz 发表于 2015-1-12 13:48
美国空军提出了要开发可在1400℃使用的材料,使发动机的推重比达到15~20。

一一一一


下一代发动机高新技术预研计划。。。核心机的关键热端材料。
hswz 发表于 2015-1-12 13:48
美国空军提出了要开发可在1400℃使用的材料,使发动机的推重比达到15~20。

一一一一


下一代发动机高新技术预研计划。。。核心机的关键热端材料。
3D打印的还是比单晶要差一些吧?
前提:同一种成分。
复制粘贴阿巴瑟 发表于 2015-11-21 16:20
前提:同一种成分。
同样的材料,也是增材或获得的强度等性能,要优于铸造,这是业内公认的。

增材唯一有争议的是如何才能全面超过锻造,目前只实现个别超过,大部分接近。而理论上是可以超越锻造的。
Nb-Si 蠕变性能太差了
漆室葵忧 发表于 2015-1-12 14:51
貌似雅克38的升力发动机推重比就达到20。
发动机越小推比越容易做高,然而推力小了都是然并卵,航模用的发动机推比都是好几十。。。。。。。。
发动机叶片用溶点来算毫无意义,要的是高温下还能保持物理强度的材料。
如果溶点1800度,在1000度时就已经软化得不能使用用了,那没有意义。
同样的材料,也是增材或获得的强度等性能,要优于铸造,这是业内公认的。

增材唯一有争议的是如何才能 ...
额,你所说的这个规律并不适用于涡轮叶片。锻造和增材都做不成单晶。而单晶的高温强度是最理想的。
同样的材料,也是增材或获得的强度等性能,要优于铸造,这是业内公认的。

增材唯一有争议的是如何才能 ...
打印的是节省成本,还有一个是方便。这是现在主要的优势
NBSI-----牛逼死
空军#总司令 发表于 2015-1-12 21:41
恩,强度比精铸高是肯定的,但是我是说精度的问题,好像在哪儿看到过3D打印还无法打印涡轮叶片这样的高精 ...
打印出来比锻模出来精度要搞多了,但是同样达不到可用状态,还是需要精加工的。建议看看那个王教授的讲课视频里面对3d打印尤其军用方面的都有详细的介绍。
推比20的发动机验证机立项了?
Nb-Si基超高温合金制备技术
文章来源:军民结合推进司 发布时间:2012年12月21日  


通篇哪里显示土鳖实现1800摄氏度了?你净搞忽悠很多次了。
1800只有ebm能做吧,但重要的是能自制粉末