高温合金概述

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1、实用标准文案1.1高温合金1.1.1高温合金及其发展概况高温合金是指以铁、钴、镍为基体，能在600℃以上温度，一定应力条件下适应不同环境短时或长时使用的金属材料。具有较高的高温强度、塑性，良好的抗氧化、抗热腐蚀性能，良好的热疲劳性能，断裂韧性，良好的组织稳定性和使用可靠性。高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用的可靠性，基于上述性能特点，且高温合金的合金化程度很高，故在英美称之为超合金（Superalloy）。高温合金于20世纪40年代问世，最初就是为满足喷气发动机对材料的耐高温和高强度要求而研制的，高温合金的发展与航空

2、发动机的进步密切相关，1939年英国Mond镍公司首先研究出Nimonic75，随后又研究出Nimonic80合金，并在1942年成功用作涡轮气发动机的叶片材料，此后该公司又在合金中加入硼、锆、钴、钼等合金元素，相继开发成功Nimonic80A、Nimonic90等合金，形成Nimonic合金系列。如今先进航空发动机中高温合金用量已超过50%。此外，在航天、核工程、能源动力、交通运输、石油化工、冶金等领域得到广泛的应用。高温合金在满足不同使用条件中得到发展，形成各种系列的合金，除传统的高温合金外，还开发出一批高温耐磨、高温耐蚀的合金。高温合金是航

3、空发动机、火箭发动机、燃气轮机等高温热端部件的不可代替的材料，由于其用途的重要性，对材料的质量控制与检测非常严格。高温合金的基本用途仍旧是飞行器的燃气轮发动机的高温部分，它要占先进的发动机重量的50％以上。然而，这些材料在高温下极好的性能已使其用途远远超出了这一行业。除了航空部件之外，规定将这些合金用于舰船、工业、陆地发电站以及汽车用途的涡轮发动机上。具体的发动机部件包括涡轮盘、叶片、压缩机轮、轴、燃烧室、后燃烧部件以及发动机螺栓。除了燃气发动机行业之外，高温合金还被选择用于火箭发动机、宇宙、石油化工、能源生产、内燃烧发动机、金属成形(热加工工模

4、具)、热处理设备、核电反应堆和煤转换装置。精彩文档实用标准文案1956年我国正式开始研究高温合金，第一种高温合金是GH3030，用作WP-5火焰筒。上个世纪60年代先后研制成功GH4037、K417等。至70年代初，我国高温合金的生产研究已经初具规模，在这一阶段，主要是仿制、发展苏联高温合金及其工艺，质量达到了相当水平。70年代后，我国开始引进和试制了一批欧美体系的高温合金，研究生产了一批新型镍基合金，如GH4133、GH4133B、K405等。几十年来，我国已经研究生产了100多种高温合金，形成了较为完备的研究生产体系，同时发展了一系列具有特色

5、的工艺技术，为我国航空事业提供了有力的保障。高温合金的发展主要经历了几个阶段：二十世纪40年代以前提出概念，40-50年代实现在喷气发动机的应用，50-60年代在真空熔炼技术取得重大进展，60-70年代集中在合金化方面，70年代后主要在工艺研究方面，定向凝固、单晶合金、粉末冶金、机械合金化和陶瓷过滤等新工艺成为高温合金发展的主要动力，其中定向凝固工艺制备的单晶合金尤为重要，在航空发动机涡轮叶片中应用尤为广泛。二十世纪80年代以来，国内外广泛开展数值模拟研究，取得了重要进展，并在此基础上开展了显微组织及冶金缺陷预测研究。1.1.2高温合金的种类（一

6、）铁基高温合金铁基高温合金的定义是，这些合金的主要组分为铁，并含有相当数量的铬和镍，通常镍含量大约为25%-55%，Ni+Fe≥65%为基，尽可能含有少量的钼和钨。因为铁基高温合金中镍含量较高，所以也称铁-镍基高温合金。其强化方式为碳化物或金属间化合物沉淀强化和固溶强化。金属间化合物通常为Ni3(Al,Ti)即g’相。铁基高温合金是由奥氏体不锈钢演化而来的。各种合金元素的加入对合金带来一种或多种所期望的性能。对于具有面心立方母体的合金，最有效地强化是由像Ni、Al、Ti、Nb这样的元素实现的。这类合金也可通过加入相对大量的碳(约0.5%)以形成碳

7、化物沉淀来强化，有时加入氮和磷以增加这种作用。精彩文档实用标准文案（二）钴基高温合金钴基高温合金是以钴作为主要成分，含有相当数量的镍、铬、钨和少量的钼、铌、钽、钛、镧。偶然也还含有铁的一类合金，与其他高温合金不同，它不是由与基体牢固结合的有序沉淀相来强化，而是由已被固溶强化的奥氏体fcc母体和母体中分布少量碳化物组成。铸造钴基高温合金却是在很大程度上依靠碳化物强化。纯钴晶体在417℃以下是密排六方（hcp）晶体结构，在更高温度下转变为fcc。为了避免钴基合金在使用时发生这种转变，实际上所有钴基合金由镍合金化，以便在室温到熔点温度范围内使组织稳定化

8、。钴基合金具有平坦的断裂应力-温度关系，但在1000℃以上却显示出比其他高温下具有优异的抗热腐蚀性能，这可能是因为该合金含铬量较高，这是