GH4099的材料特性、制造工艺和应用展望
GH40991905年美国生产的蒙乃尔合金，是zui早的镍基耐蚀合金。1906年美国开始生产镍铬钼铜耐蚀合金。1920年德国生产镍铬钼耐蚀合金。1941年英国生产镍铬钛合金。1953年前shu联生产电真空器件用镍钨gai合金。1958年美国生产电真空器件用镍钨gao合金。中国50年代初期开始生产镍基耐蚀合金、镍基测温材料;60年代初期研制生产电真空器件用镍合金、镍基高温合金等;70年代初期生产合成金刚石用镍基触媒合金和镍铍弹性合金。
GH4099(GH99) 热处理制度
板材经1140~1160℃，空冷处理;焊丝经1100~1140℃，空冷处理。
GH4099(GH99) 品种规格与状态
供应的冷轧薄板δ0.8~4.0mm的冷轧薄板和d0.3~10mm的冷拉丝材，均固溶处理和碱酸洗后供应。
GH4099(GH99) 熔炼与铸造工艺
合金采用真空感应炉加电渣重熔工艺生产。
GH4099(GH99) 应用概况与特殊要求
用该合金板材制成的航空发动机加力可调喷口壳体，已经过长期使用考核，并投入批量生产，可减轻发动机重量。
折叠1.1、材料型号
GH4099(GH99)
折叠1.2、GH4099(GH99)
相近型号 ЭП693，ХН68МВКТЮР(俄罗斯)
折叠1.3、GH4099(GH99)材料的技术标准
GJB 1952-1994 《航空用高温合金冷轧薄板规范》
GB 5333-1985 《航空用HGH99合金焊丝技术条件》
BZ 44-903B-06 《GH99合金冷轧薄板技术条件》 (抚顺钢厂企标)
折叠1.4、GH4099(GH99)化学成分
表1-1
C Cr Ni W Mo Al Co Ti
≤0.08 17.00~20.0 余量 5.00~7.00 3.50~4.50 1.70~2.40 5.00~8.00 1.00~1.50
Fe B Mg Ce Mn Si P S
≤2.00 ≤0.005 ≤0.010 ≤0.020 ≤0.40 ≤0.50 ≤0.015 ≤0.015
注:B、Ce按计算量加入。
2、GH4099(GH99) 物理及化学性能
折叠2.1、GH4099(GH99)热性能
2.1.1、GH4099(GH99) 熔化温度范围 1345~1390℃
2.1.2、GH4099(GH99) 热导率 见表2-1。
表2-1
θ/℃ 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
λ/(W/(m·C)) 10.47 12.56 14.24 15.91 18.00 19.68 21.77 23.45 25.54 27.21
2.1.3、GH4099(GH99) 线膨胀系数 见表2-2。
表2-2
θ/℃ 20~100 20~200 20~300 20~400 20~500 20~600 20~700 20~800 20~900 20~1000
α/10-6C-1 12.0 12.4 12.8 13.0 13.7 14.2 14.7 15.1 15.3 17.4
2.1.4热扩散率 见表2-3
表2-3
θ/℃ 10 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Q/(10-6m2/S)) 2.5 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.0 4.3 4.4 4.55
折叠2.2、GH4099(GH99)密度
ρ=8.47g/cm3
折叠2.3、GH4099(GH99)电性阻率
表2-4
θ/℃ 14 110 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
ρ/(10-6Ω.M)) 1.373 1.403 1.414 1.427 1.440 1.443 1.457 1.452 1.423 1.393 1.357
2.4、GH4099(GH99) 磁能型 合金无磁性
折叠2.5、GH4099(GH99)化学性能
2.5.1、GH4099(GH99) 抗yang化性能
2.5.1.1、GH4099(GH99) 合金在空气介质中试验100h的氧化速率和晶界氧化深du见表2-6。
表2-6
θ/℃ 800 900 1000 1010
氧化速率/(g/m2·h) 0.017 0.084 0.212 0.481
晶界氧化深du/mm 0 0.0064~0.0086 0.0160~0.0192 0.0288~0.0320
工艺性能与要求
折叠3.1、成形性能
3.1.1、合金锻造装炉温度≤700℃，加热温度1120~1160℃，开锻温度不低于1050℃，终锻温度不低于980℃。板坯热轧加热温度1110~1150℃，终轧温度不低于850℃。板材荒轧加热温度1130~1150℃，精轧加热温度为1110~1130。
3.1.2、合金的深冲系数为2.08，翻遍系数为1.64，小问去半径小于0.77δ，旋薄率为 71.7%
3.1.3、当冷变形两位30%时，板材的开始再结晶温度为900℃，完全再结晶温度为1080℃。
折叠3.2、焊接性能
合金具有满意的焊接工艺性能，十字塔接焊接裂纹倾向性小于15%，可以用手工氩弧焊、自动钨级氩弧焊、缝焊和点焊等方法进行联合焊接。电阻罕见的待焊表面进行酸洗。该合金可与GH3030、GH3044、GH3128等高温合金，进行氩弧焊和缝焊。
折叠3.3、表面热处理
3.3.1、零件热处理前后应将表面油污和其他脏污清洗干净，以免在热处理时引起表面局部腐蚀。
3.3.2、零件热处理后的氧化皮，可用吹砂方法或用含有的酸洗液清洗干净。零件在进行电阻焊前必须用含有的酸洗液清理表面。
在航空航天上的应用：在现代*的航空发动机中，高温合金材料用量占发动机总量的40%-60%。GH4099在航空发动机上，高温合金主要用于燃shao室、导向叶片、涡轮叶片和涡**四大热段零部件；此外，还用于机匣、环件、加力燃shao室和尾喷口等部件。GH4099.1燃shao室：燃shao室是动力机械能源的发源di。GH4099燃shao室内产生的燃气温度在1500~2000℃之间。GH4099因为其余的空间有压缩空气流动，所以燃shao筒合金材料的承受温度一般在800~900℃以上，局部达1100℃。GH4099因此，燃shao筒要求材料要具有高温抗yang化和抗燃气腐蚀性能，良hao的冷热疲劳性能。GH4099燃shao室使用的主要高温合金以镍基或钴基高温合金为主。GH4099例如发动机选用Haynes 188钴基高温合金，F1F404和F414发动机则选用Hastelloy X 镍基高温合金。GH4099但是随着飞机推重比的提高，对燃shao筒材料提出了新的要求。GH4099战机燃shao筒主要是镍基高温合金并涂覆陶瓷热胀涂层，并且采用新的燃shao室结构，如F119和F135采用了浮动壁结构，而F136发动机采用了Lamilloy结构。GH4099到了第五代战机，多使用Lamilloy结构的高温合金、耐高温1482℃陶瓷复合材料和热胀涂层。GH4099因此，为了适应航空发动机新的推重比的要求，全新材料基体和制备工艺的高温合金急需研发出来