先进发动机用高性能镍基气阀合金

成果编号：21502

价格：面议

完成单位：江苏科技大学

单位类别：其他高校

完成时间：2019年

成熟程度：试生产阶段

服务产业领域：装备制造、新材料

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发布人：朱治愿离线

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发动机气阀主要以奥氏体气阀钢和马氏体气阀钢为主，其性能已不能满足新一代发动机的技术发展需求。本项目自主研发了一种新型镍基气阀合金棒，从成份设计、熔炼制备、热成型、矫直、检验等工艺展开研究，形成了成熟的成份体系和制备工艺流程，研发出具有自主知识产权的高端镍基气阀合金核心技术体系，生产了性能优异、质量稳定的先进发动机用高端镍基气阀合金棒。气阀是发动机的重要零部件之一，作为发动机的关键部件将直接影响到发动机的工作效率和使用寿命；低排放发动机技术的开发受到高度的重视，促使传统的发动机技术不断创新，发动机技术发展对气阀的高温持久强度、抗高温氧化、高耐磨、抗腐蚀等综合性能提出了更高要求。本项目针对先进发动机技术发展的市场需求，研制开发了具有高温持久强度、抗高温氧化、高耐磨、抗腐蚀综合性能优越的高性能镍基气阀合金棒，取得了重大的技术突破，成功研发出了先进发动机用高性能镍基气阀合金棒制备成套技术体系，形成了成熟的镍基气阀合金成份体系、纯净化冶炼及凝固缺陷形成与控制技术、短流程下成型及连续轧制工艺下组织调控技术、校直成型及检验技术，生产的高性能镍基气阀合金棒产品成功替代了国外同类高价材料，获得用户的一致认同。本项目的纯净化冶炼及凝固缺陷形成控制技术、短流程下热成型及连续轧制工艺下组织调控技术，可应用于生产各类合金线材和棒材，降低了生产成本，提高生产率效。本项目产品获授权发明专利4件、实用新型专利6件，形成团体标准1个。

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成果介绍

科技计划：

成果形式：新材料、新装备

合作方式：技术转让、技术开发、技术咨询、技术服务、技术入股、人才培养、共建载体

参与活动：驻苏高校院所苏北五市产学研合作对接活动第七届中国江苏产学研合作大会 2020年高校院所走进镇江高新区暨船舶海工产业产学研合作对接活动 2020年高校院所服务苏北五市产学研合作对接活动

专利情况：正在申请 ,其中:发明专利 0 项
已授权专利,其中:发明专利 10 项

成果简介

综合介绍

创新要点

深入研究了镍基气阀合金的中各元素的作用机制，设计了镍基气阀合金成份；研究杂质元素与渣系作用机理，设计了电渣渣系及结晶器；研究了微观组织演变与控制方法等基础科学和共性关键技术，研发出具有自主知识产权的高端镍基气阀合金核心技术体系，生产了性能优异、质量稳定的先进发动机用高端镍基气阀合金棒，提升我国气阀合金的自主创新水平。本项目的主要科技创新成果如下：（1）设计开发了具有自主知识产权的高性能镍基气阀合金体系，研究合金中的偏聚与扩散行为、扩散规律及交互作用，以及碳化物或第二相等形成和变化规律，引入Al、Ti、W、Mo、Nb、Y、Hf、B等合金元素，形成Ni-Cr-Fe系为基的镍基气阀合金体系。解决传统的奥氏体耐热气阀合金长期高温使用下气阀漏气、盘部开裂和气阀颈部产生疲劳裂纹等问题。新的镍基气阀合金能显著改善气阀的合金的强度、耐磨性能、高温力学性能、抗高温氧化性能；大幅提升了气阀的工作寿命和可靠性，满足了新一代发动机的技术需求。（2）镍基气阀合金纯净化冶炼及凝固缺陷形成与控制技术：采用真空熔炼加电渣重熔工艺取代传统中频熔炼工艺，研究镍基合金高温熔体处理对凝固液/固界面行为和夹杂形成规律，设计电渣体系及结晶器，通过双联制备工艺实现对镍基气阀合金多元素合金化成份的精确控制，有效抑制镍基气阀合金中的杂质元素含量和非金属夹杂物，保障了合金的纯净度，获得无凝固缺陷的镍基气阀合金坯锭。（3）短流程下镍基气阀合金棒热成型及连续轧制工艺下组织调控技术：采用轧机代替锻压机进行开坯；利用电磁感应加热，对镍基气阀合金进行在线温度补偿，提升气阀合金棒连续轧制质量，降低了生产成本，提高了产生产效率，控制气阀合金组织演变，解决了混晶问题，使气阀合金的强韧性良好配合。（4）镍基气阀合金棒校直成型及检验技术：设计了并制造了气阀钢盘元矫直机，解决了镍基气阀合金盘圆校直成型难问题，通过镍基气阀钢钢棒用整形装置，对加工后气阀棒进行整形，降低气阀后期的磨削加工量，采用气阀钢磨光棒料圆度专用检具和超声探伤对成品镍基气阀棒进行检测，提高了生产效率，满足了批量生产需求。

技术指标

研发了具有自主知识产权的高端镍基气阀合金核心技术体系，生产了性能优异、质量稳定的先进发动机用高端镍基气阀合金棒，填补了国内空白，成功替代进口；项目产品拉伸强度达1442MPa，屈服强度达1243MPa，断后伸长率达19％、断面收缩率达44％，洛氏硬度达HRC43；气阀棒的晶粒度为12.5级，级差为3级。

其他说明

高性能镍基气阀合金棒研制，打破国外的技术垄断，满足我国发动机发展急需；促进我国气阀材料领域的技术创新和气阀合金生产行业产品结构调整，带动新材料的制备技术的发展，推动我国气阀合金产业跨入国际先进技术的行列，提高我国气阀棒产品在国际市场竞争力。

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