热流道材料的选择原则和注意事项 常用的热流道材料及其特点

一、热流道材料的选择原则和注意事项选择合适的热流道材料对于确保注塑零件的质量至关重要。

热流道材料必须具备优异的耐高温性能、耐磨性、良好的导热性和耐腐蚀性,以满足注塑过程中的各种需求。

1、热稳定性:材料需在高温下保持稳定,不易变形。

2、耐磨性:材料要能承受熔体高速流动产生的冲刷和摩擦,减少磨损。

3、导热性:材料应具备良好的导热性能,确保热流道系统的均匀升温。

4、耐腐蚀性:材料需具备抵抗高分子材料带来的化学腐蚀和氧化的能力。

二、常用的热流道材料及其特点1、SKD61:一种高品质合金钢,具有极高的热稳定性和热疲劳性能,适用于制造热流道。

2、H13:同样为高品质合金钢,具有优异的热稳定性和热疲劳性能,耐磨性优于SKD61。

3、1.2344:一种工具钢,耐磨性能极佳,适用于要求材质硬度、韧性和抗热的热流道。

4、S136:一种不锈钢,其耐腐蚀性能优异,适用于加工酸、碱等腐蚀性材料的热流道。

三、热流道材质的证明方法生产商在材料采购前需进行材料证明。

常见的热流道材质证明方法包括:1、检测证书:材料供应商需提供检测证书,证明材料的化学成分和机械性能等符合要求。

2、机械性能测试:对选定材料进行拉伸测试、弯曲测试等,以验证其是否符合要求。

3、金相组织检查:通过观察材料的晶粒结构和相组成,进一步了解材料性能。

4、超声波探伤检测:一种无损检测方法,可检测材料内部的裂纹等缺陷,确保材料质量。

导热系数越高是不是就代表更加耐高温?

导热系数越高并不代表物体更耐高温。

膨胀系数的高低才是决定物体耐不耐高温的条件。

导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,℃),在1秒钟内(1S),通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米·度 (W/(m·K),此处为K可用℃代替)。

导热系数仅针对存在导热的传热形式,当存在其他形式的热传递形式时,如辐射、对流和传质等多种传热形式时的复合传热关系,该性质通常被称为表观导热系数、显性导热系数或有效导热系数(thermal transmissivity of material)。

此外,导热系数是针对均质材料而言的,实际情况下,还存在有多孔、多层、多结构、各向异性材料,此种材料获得的导热系数实际上是一种综合导热性能的表现,也称之为平均导热系数。

根据傅立叶定律,热导率的定义式为:

其中,x为热流方向。

为该方向上的热流密度,W/m^2

为该方向上的温度梯度,单位是 K/m

对于各向同性的材料来说,各个方向上的热导率是相同的。

膨胀系数是表征物体热膨胀性质的物理量,即表征物体受热时其长度、面积、体积增大程度的物理量。

长度的增加称“线膨胀”,面积的增加称“面膨胀”,体积的增加称“体膨胀”,总称之为热膨胀。

线膨胀系数亦称线胀系数。

固体物质的温度每改变1摄氏度时,其长度的变化和它在0℃时长度之比,叫做“线膨胀系数。

单位为1/℃。

符号为αl。

其定义式是; al=(lt-l0)/l0t即有;lt=l0(l+alt)。

由于物质的不同,线膨胀系数亦不相同,其数值也与实际温度和确定长度l时所选定的参考温度有关,但由于固体的线膨胀系数变化不大,通常可以忽略,而将al当作与温度无关的常数。

高导热系数且耐高温合金材料有哪些

一、变形高温合金

变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工,工作温度范围-253~1320℃,具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标,具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。

按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。

1、固溶强化型合金

使用温度范围为900~1300℃,最高抗氧化温度达1320℃。

例如GH128合金,室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa;1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。

固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。

2、时效强化型合金

使用温度为-253~950℃,一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。

制作涡轮盘的合金工作温度为-253~700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。

例如:GH4169合金,在650℃的最高屈服强度达1000MPa;制作叶片的合金温度可达950℃,例如:GH220合金,950℃的拉伸强度为490MPa,940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。

变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。

二、铸造高温合金

铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。其主要特点是:

1. 具有更宽的成分范围 由于可不必兼顾其变形加工性能,合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。

如对于镍基高温合金,可通过调整成分使γ’含量达60%或更高,从而在高达合金熔点85%的温度下,合金仍能保持优良性能。

2. 具有更广阔的应用领域 由于铸造方法具有的特殊优点,可根据零件的使用需要,设计、制造出近终形或无余量的具有任意复杂结构和形状的高温合金铸件。

根据铸造合金的使用温度,可以分为以下三类:

第一类:在-253~650℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在很大的范围温度内具有良好的综合性能,特别是在低温下能保持强度和塑性均不下降。

如在航空、航天发动机上用量较大的K4169合金,其650℃拉伸强度为1000MPa、屈服强度850MPa、拉伸塑性15%;650℃,620MPa应力下的持久寿命为200小时。

已用于制作航空发动机中的扩压器机匣及航天发动机中各种泵用复杂结构件等。

第二类:在650~950 ℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在高温下有较高的力学性能及抗热腐蚀性能。

例如K419合金,950℃时,拉伸强度大于700MPa、拉伸塑性大于6%;950℃,200小时的持久强度极限大于230MPa。

这类合金适于用航空发动机涡轮叶片、导向叶片及整铸涡轮。

第三类: 在950~1100℃使用的定向凝固柱晶和单晶高温合金 这类合金在此温度范围内具有优良的综合性能和抗氧化、抗热腐蚀性能。

例如DD402单晶合金,1100℃、130MPa的应力下持久寿命大于100小时。

这是国内使用温度最高的涡轮叶片材料,适用于制作新型高性能发动机的一级涡轮叶片。

随着精密铸造工艺技术的不断提高,新的特殊工艺也不断出现。

细晶铸造技术、定向凝固技术、复杂薄壁结构件的CA技术等都铸造高温合金水平大大提高,应用范围不断提高。

三、粉末冶金高温合金

采用雾化高温合金粉末,经热等静压成型或热等静压后再经锻造成型的生产工艺制造出高温合金粉末的产品。

采用粉末冶金工艺,由于粉末颗粒细小,冷却速度快,从而成分均匀,无宏观偏析,而且晶粒细小,热加工性能好,金属利用率高,成本低,尤其是合金的屈服强度和疲劳性能有较大的提高。

FGH95粉末冶金高温合金,650℃拉伸强度1500MPa;1034MPa应力下持久寿命大于50小时,是当前在650℃工作条件下强度水平最高的一种盘件粉末冶金高温合金。

粉末冶金高温合金可以满足应力水平较高的发动机的使用要求,是高推重比发动机涡轮盘、压气机盘和涡轮挡板等高温部件的选择材料。

四、氧化物弥散强化(ODS)合金

是采用独特的机械合金化(MA)工艺,超细的(小于50nm)在高温下具有超稳定的氧化物弥散强化相均匀地分散于合金基体中,而形成的一种特殊的高温合金。

其合金强度在接近合金本身熔点的条件下仍可维持,具有优良的高温蠕变性能、优越的高温抗氧化性能、抗碳、硫腐蚀性能。

目前已实现商业化生产的主要有三种ODS合金:

MA956合金 在氧化气氛下使用温度可达1350℃,居高温合金抗氧化、抗碳、硫腐蚀之首位。

可用于航空发动机燃烧室内衬。

MA754合金 在氧化气氛下使用温度可达1250℃并保持相当高的高温强度、耐中碱玻璃腐蚀。

现已用于制作航空发动机导向器环和导向叶片。

MA6000合金 在1100℃拉伸强度为222MPa、屈服强度为192MPa;1100℃,1000小时持久强度为127MPa,居高温合金之首位,可用于航空发动机叶片。

五、金属间化合物高温材料

金属间化合物高温材料是近期研究开发的一类有重要应用前景的、轻比重高温材料。

十几年来,对金属间化合物的基础性研究、合金设计、工艺流程的开发以及应用研究已经成熟,尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制备加工技术、韧化和强化、力学性能以及应用研究方面取得了令人瞩目的成就。

Ti3Al基合金(TAC-1),TiAl基合金(TAC-2)以及Ti2AlNb基合金具有低密度(3.8~5.8g/cm3)、高温高强度、高钢以及优异的抗氧化、抗蠕变等优点,可以使结构件减重35~50%。

Ni3Al基合金,MX-246具有很好的耐腐蚀、耐磨损和耐气蚀性能,展示出极好的应用前景。

Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蚀性能,在中温(小于600℃)有较高强度,成本低,是一种可以部分取代不锈钢的新材料。

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