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1、镍基单晶高温合金研究进展孙晓峰，金涛，周亦胄，胡壮麒（中国科学院金属研究所，沈阳110016）摘要：单晶高温合金具有较高的高温强度、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能、优异的蠕变与疲劳抗力、良好的组织稳定性和使用可靠性，广泛应用于涡轮发动机等先进动力推进系统涡轮叶片等部件。由于采用定向凝固工艺消除了晶界，单晶高温合金明显减少了降低熔点的晶界强化元素，使合金的初熔温度提高，能够在较高温度范围进行固溶和时效处理，其高温强度比等轴晶和定向柱晶高温合金大幅度提高。经过几十年的发展，单晶高温合金已经在合金设计方法、组织结构与力学性能关系、纯净化冶
2、炼工艺和定向凝固工艺等方面取得了重要进展。本文从单晶高温合金成分特点、合金元素作用、强化机理、力学性能各向异性、凝固过程及缺陷控制、单晶制备工艺等方面，简要介绍了单晶高温合金的主要研究进展。关键词：单晶高温合金；强化机理；定向凝固；各向异性ResearchProgressofNickel-baseSingleCrystalSuperalloysSunXiaofeng,JinTao,ZhouYizhou,HuZhuangqi(InstituteofMetalResearch,ChineseAcademyofSciences,She
3、nyang110016,China)Abstract:Singlecrystalsuperalloyshavebeenwidelyusedtomaketurbinebladesandguidevanesforaero-enginesandindustrialgasturbinesbecauseofimprovedstrength,creep-rupture,fatigue,oxidationandhotcorrosionpropertiesaswellasstablemicrostructureandreliabilityath
4、ightemperatureenvironments.Afterremovalofgrainboundarybyusingdirectionalsolidificationtechnique,grainboundaryelementswhichdecreasetheincipientmeltingtemperaturewerereducedremarkablyinsinglecrystalsuperalloys.Consequently,thesolutionandagingtreatmentofsinglecrystalsup
5、eralloyscanbedoneathighertemperatureduetotheenhancedincipientmeltingtemperature,andthenthehightemperaturestrengthofsinglecrystalsuperalloysishigherthanthatofequiaxedanddirectionallysolidifiedsuperalloys.Thereweregreatprogressonapproachofalloydesign,relationshipbetwee
6、nstructureandmechanicalperformances,processofpuresmeltingandprocessingofdirectionalsolidificationinthelastdecades.Thepresentworkreviewstheseprogressfromcompositionsofalloys,roleofelements,mechanismofstrengthening,anisotropyofmechanicalproperties,procedureofsolidifica
7、tion,controlofdefectsandprocessingofsinglecrystalsuperalloys.Keywords：singlecrystalsuperalloy；mechanismofstrengthening；directionalsolidification；anisotropyofproperties——————————————————基金项目：国家973计划项目（2010CB631206）通讯作者：孙晓峰，男，1964年生，研究员，博士生导师1引言高温合金（Superalloy）是以铁、镍、钴为
8、基体的一类高温结构材料，可以在600℃以上高温环境服役，并能承受苛刻的机械应力。高温合金具有高的室温和高温强度、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能、优异的蠕变与疲劳抗力、良好的组织稳定性和使用可靠性，广泛应用于涡轮发动机等先进动力推进系统热端部件。高温合金研究的不断深入
