INCONEL718_GH4169_高温合金的发展与工艺_齐欢

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1、９２材料工程／２０１２年８期ＩＮＣＯＮＥＬ７１８（ＧＨ４１６９）高温合金的发展与工艺ＲｅｖｉｅｗｏｆＩＮＣＯＮＥＬ７１８Ａｌｌｏｙ：ＩｔｓＨｉｓｔｏｒｙ，Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｉｎｇＳｕｂｓｔｉｔｕｔｅｓ齐欢（上海交通大学密西根学院，上海２００２４０）ＱＩＨｕａｎ（ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｃｈｉｇａｎ－ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＪｏｉｎｔＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ）摘要：ＩＮＣＯＮＥＬ７１８

2、合金（ＩＮ７１８）自从２０世纪６０年代初在美国的ＩＮＣＯＨｕｎｔｉｎｇｔｏｎＡｌｌｏｙｓ（现为ＳｐｅｃｉａｌＭｅｔａｌｓＣｏ．）被发明并应用于涡轮零部件制造后，已成为航空发动机历史上应用最为广泛的镍基高温合金材料。现代飞机发动机上超过３０％（质量分数）的关键零部件由７１８合金制成。本文回顾了７１８合金在航空发动机上的应用历史，对该合金的基本力学性能、高温稳定性，以及目前国外应用的铸、锻制造工艺现状做了综述。对国外正在研究的新型ＩＮ７１８衍生替代合金的发展现状进行了介绍。关键词：ＩＮＣＯＮＥＬ７１８；镍基合金；７１８Ｐｌｕｓ；航空发动机中图分类号：

3、Ｖ２５２文献标识码：Ａ文章编号：１００１－４３８１（２０１２）０８－００９２－０９ｔｈＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｃｅｉｔｓｉｎｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｉｎｉｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｔｈｅｅａｒｌｙ６０’ｓｏｆ２０ｃｅｎｔｕｒｙａｔＩＮＣＯＨｕｎｔｉｎｇｔｏｎＡｌｌｏｙｓ（ｎｏｗｃａｌｌｅｄＳｐｅｃｉａｌＭｅｔａｌｓＣｏ．），ＩＮＣＯＮＥＬ７１８ａｌｌｏｙ（ＩＮ７１８）ｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｍｏｓｔｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｎｉｃｋｅｌｂａｓｅｄｓｕｐｅｒａｌｌｏｙｉｎｔｈｅａｉｒｃｒａｆｔｅｎｇｉｎｅｉ

4、ｎｄｕｓｔｒｙ．Ｉｔｗａｓｕｓｅｄｉｎｍａｎｙｃｒｉｔｉｃａｌａｉｒｃｒａｆｔｅｎｇｉｎｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇｆｏｒｏｖｅｒ３０％ｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｆｉｎｉｓｈｅｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｍａｓｓｏｆａｍｏｄｅｒｎａｉｒｃｒａｆｔｅｎｇｉｎｅ．ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｒｅｖｉｅｗｓＩＮ７１８ａｌｌｏｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｈｉｓｔｏｒｙ，ｉｔｓｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｉｅｓ，ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｉ

5、ｎｇｓｕｂ－ｓｔｉｔｕｔｅａｌｌｏｙｓｆｏｒｅｎｈａｎｃｅｄｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＩＮＣＯＮＥＬ７１８；ｎｉｃｋｅｌ－ｂａｓｅｄｓｕｐｅｒａｌｌｏｙ；７１８Ｐｌｕｓ；ａｉｒｃｒａｆｔｅｎｇｉｎｅＩＮＣＯＮＥＬ７１８高温合金（简称ＩＮ７１８）在航空发而含有大量γ′强化相的ＲＥＮＥ４１由于材料本身较低动机上的应用已经走过了半个世纪。自从２０世纪６０的延展性，在加工热处理后易产生淬裂，使制造成本上年代初在美国的ＩＮＣＯＨｕｎｔｉｎｇｔｏｎＡｌｌｏｙｓ（现为Ｓｐｅ－升，可维修性下降。ＩＮ７１８的出现很好地解决了这些ｃｉａｌＭ

6、ｅｔａｌｓＣｏ．）被发明并应用于涡轮零部件制造后，问题，并且迅速在涡轮发动机的制造领域得到广泛应ＩＮ７１８已成为航空发动机历史上应用最为广泛的镍基用。总结起来，ＩＮ７１８工业应用快速成长的原因可以高温合金材料。ＩＮ７１８的独特合金成分设计使其具有归结为几点：（１）无商业或知识产权限制，制造商和材良好的综合性能，即较高的强度、抗蠕变性能和疲劳寿料供应商可以大规模生产和采用基于这一材料的产命，尤其在６５０℃温度以下，其力学性能具有很好的稳品；（２）由于ＩＮ７１８强化相析出较慢，使材料具有很好定性。现代航空发动机的很多零部件，例如涡轮盘、叶的可焊性和可

7、铸性；（３）ＩＮ７１８在高温下（６５０℃以下）片、机匣、轴、定子、封严、支撑件、管路、紧固件等，都采具有较高的强度，其良好的延展性使它易于接受各种用ＩＮ７１８制成。加工形式。所以，ＩＮ７１８以其各方面相当平衡的性能在ＩＮ７１８出现之前，涡轮发动机中大量使用不锈以及较低的成本迅速地被各大涡轮发动机制造商接受钢材料（例如Ａ２８６）以及镍基合金（例如ＲＥＮＥ４１）。并运用到实际的生产中。可以说，ＩＮ７１８的出现促进但是，这些合金材料不能满足不断提高的发动机工作了涡轮发动机设计与制造的变革性发展，在发动机减温度和制造成本的要求。其中，可沉淀析出强化相的重

8、、简化结构和降低制造成本方面起到了重要作用。不锈钢材料的力学性能在高温条件下的稳定性较差；２０世纪６０年代，ＩＮ７１８最先在美国ＧＥ和Ｐ