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轻型耐热耐蚀铁基合金的特性及实际应用
目前在耐热材料方面较为常用的是含镍的耐热钢、耐热合金和高温合金,但这些材料的比重都比较高,这种情况下就需要有一种比重较低的材料。经过不断的研究和试验,研制出了一种轻型耐热耐蚀铁基合金。
其实当初只是想到了陶瓷和有序金属间化合物,希望它们能成为传统耐热不锈钢和合金的替代材料。但实际上,这些材料都没有同时具备合适的拉伸塑性、高强度和良好的抗氧化性能等综合性能,所以也就无法被采用。
但轻型耐热耐蚀铁基合金就不同了,它不仅具有抗氧化、耐腐蚀、可铸性和高强度等优异性能,较为特别的就是它的低比重和良好拉伸塑性。通过在铁-铝体系中加入适量的铬和碳,以获得一种体心立方结构的铁铝铬碳合金来实现。
这种轻型耐热耐蚀铁基合金一经推出就受到了广泛应用,比较有代表性的就是船舶、卡车和轿车的高速柴油机涡轮增压器。从机械动能考虑,涡轮机是非常关键的部件,因为它在高温下运转,承受由于高速旋转产生的高离心应力,并在氧化和腐蚀气氛中运转。
大部分的涡轮机采用铁镍基或镍基合金铸成,不但昂贵而且很重。由于重量产生的惯性,涡轮机在达到有效运转的转速前,需要一定的时间去克服这种惯性,所以重量越重,需要克服的惯性越大,所需要的加速时间越大。
但若是换成轻型耐热耐蚀铁基合金材质的涡轮机的话,由于其比重降低了很多,因此整个部件的重要也减少不少,解决上述铁镍基和镍基涡轮增压器所存在的问题。