镍基高温合金

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1、一种复杂的合金,广泛地用于制造各种高温部件镍基高温合金DesignedbyFAN主讲人：赵宇凡OURTEAM：赵宇凡张纯智刘智勇石祥虎钱远宏张昊杨杰穷李远兵镍基合金发展与特性镍基合金分类常用热处理应用领域目录CONTENTS发展简史及其特性[1]NickelNi基高温合金发展简史Nibasesuperalloys开发和使用始于20世纪30年代末期是在喷气式飞机的出现对高温合金的性能提出更高要求的背景下发展起来的。镍基合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。镍为基体(含量一般大于50%)在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力

2、的高温合金。Ni基高温合金发展简史英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic75(Ni-20Cr-0.4Ti)，后来加入铝、钴、钼等合金元素发展出Nimonic80A、Nimonic90、Nimonic95,Nimonic100。合金蠕变强度及承温能力逐步提高——这就是Nimonic系列形合金。美国和前苏联合金的发展与英国相似。美国于40年代中期，苏联于40年代后期开始研制高温合金。我国自1956年第一炉高温合金GH3030试炼成功，迄今为止，我国镍基高温合金的研究、生产和应用已历经五十多年。从无到有，从仿制倒自主创新，并建立和完善了高温合金体系。Ni基高温合金发

3、展简史Nickel变形高温合金铸造高温合金定向凝固高温合金单晶高温合金30年代末50年代中后期60年代中期70年代中期生产工艺的革新Ni基高温合金特性镍基合金中可以溶解较多合金元素，具有很大的合金能力，为改善镍的各种性能提供潜在的可能性。Nickel镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。镍为面心立方，从室温到高温不发生同素异型转变且能保持较好的组织稳定性可形成共格有序的金属间化合物[Ni3(Al，Ti)]、Ni3Nb相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度镍具有高的化学稳定性，在500度以下几乎不发生氧化，含铬的

4、镍基合金具有很好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力[2]Nickel镍基高温合金分类及牌号按主要用途Ni基高温合金的分类固溶强化型时效强化型按强化方式按材料成型方式变形合金铸造合金粉末冶金合金板材合金棒材合金盘材合金Ni基高温合金的分类将一些合金元素（W、Mo、Co、Cr和V等）加入，使之形成合金化的单相奥氏体而得到强化。使用温度范围为900～1300℃，最高抗氧化温度达1320℃。一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件固溶强化型时效强化型加入Al、Ti、Nb等，时效析出γ΄（Nb3Al/Ti）、γ΄΄（Nb3Nb）相或碳化物的时效沉淀强化使用温度为-253～950℃一般

5、用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。Ni基高温合金的牌号我国高温合金牌号表示法3或43：固溶强化4：时效强化如：GH4169镍基国外主要镍基高温合金牌号Inconel系列IncoAlloysInternational，Inc（国际因科合金公司）Inconel718/738…Nimonic系列MondNickelCompany（蒙特镍公司）Nimonic90/100…Rene系列GeneralElectricCompony（通用电气公司）Rene88/95…Hastelloy系列CabotCorporation（哈氏合金国际公司）(Hastelloy)B-2(

6、Hastelloy)C-4…····Ni基高温合金的牌号[3]Nickel镍基高温合金热处理Ni基高温合金热处理高温合金性能123Treatment固溶处理中间热处理时效处理Heat也称低温固溶或高温时效取决于化学组成组织结构当合金成分一定时，热处理工艺对合金组织影响更为敏感。不同的热处理即不同加热温度、保温时间和冷却速度以及各种特殊热处理，可使合金的晶粒度、强化相的沉淀或溶解、析出相的数量和颗粒尺寸，甚至晶粒状态等不同Ni基高温合金热处理目的：1.将强化相和碳化物尽量溶入集体中，以得到单相组织，给以后时效沉淀析出均匀细小的强化相做准备；2.获得均匀的合适晶粒尺寸。Ni

7、基高温合金固溶处理选择固溶温度和保温时间应考虑合金成分，及其使用条件。通常，高温合金固溶温度为1000~1200℃。对于固溶强化型：固溶温度较低，保温时间几分到十几分钟，以获得细晶粒。对于时效强化型：若要求高屈服强度和机械疲劳性能，也要求晶粒细小，固溶温度也较低，但保温时间长；若要求高的持久和蠕变性能，晶粒尺寸较大为宜，固溶温度应较高。固溶处理后冷却速度：对以后时效析出相的颗粒大小有影响，尤其对低合金化高温合金更为明显。大部分采用空冷冷却，少数采用水冷或油冷。Ni基高温合金热处理Ni基高温合金中间处理目的：1.使高温合金晶界析出一定量的各