高温合金的研究现状

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1、航空航天镰基高温合金的研究现状I万艳松2鞠祖强南昌航空大学航空制造工程学院10032129万艳松南昌航空大学航空制造工程学院10032121鞠祖强摘要简单介绍了银基高温合金的发展历程,综述了近年來镰基高温合金的研究进展，并探讨了線基高温合金的应用和发展趋势。关键字：牒基高温合金性能发展现状1•引言高温合金是-•种能够在600°C以上及一定应力条件下长期工作的金属材料，而银基高温合金是以银为基体(含量-般大于50%)在650〜1000°C范用内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金

2、。2.银基高温合金发展过程银基高温介金(以下简称银基合金)是30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出银基合金Nimonic75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度乂添加铝，研制出Nimonic80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3AI)O美国丁-40年代中期，苏联丁•40年代后期，中国于50年代中期也研制出银基合金。银基合金的发展包折两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的傑基合金创造了条件。初期的银基合金大都是变形合金

3、。50年代后期，山于涡轮叶片工作温度的提高，要求仑金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，共至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60年代中期发展出性能更好的尬向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金面温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需婆，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高珞線基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时'可内，線基合金的工作温度从700C提高到1100nC,平均每年提高10°C左右。3.银基高温合金成分和性

4、能银基合金是高温合金中应用最广、高温强度域高的一类合金。其主要原因，一是線基合金中可以溶解较多合金元索，且能保持较好的组织稳定性；二是可以形成共格有序的A3B型金属间化合物Y'[Ni3(AI,Ti)]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钻基高温合金更高的高温强度；三是含饼的繚基介金具冇比铁基高温介金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。線基介金含冇十多种元素，其中C「主要起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元索主婆起强化作用。根据它们的强化作用方式可分为：I占I溶强化元索,如窗、钳、钻、倂和锐

5、等；沉淀强化元索，如铝、钛、锐和铠；晶界强化元索，如硼、铅、镁和稀土元索等。银丛高温合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。•固溶强化型合金具有一定的高温强度，良好的抗氧化，抗热腐蚀，抗冷、热疲劳性能，并有良好的漿性和焊接性等,可用于制造工作温度较高、承受应力不大（毎平方塔米儿公斤力，见表1）的部件，如燃气轮机的燃烧室。1港强化型镰基高温合金的成分和性能M•沉淀强化型介金通常综合采川固溶强化、沉淀强化和晶界强化三种强化方式，因而貝有良好的高温蠕变强度、抗疲劳性能、抗氧化和抗热腐蚀性能，可

6、用于制作高温下承受应力较高（每平方亳米十儿公斤力以上,见表2）的部件，如燃气轮机的涡轮叶片、涡轮盘等（图2）。沉渥筑化型钵祗高温合金的成分相性帕牌对Al+Ti化Ta±NbtIKMttWCrc%>其他C・T7US.21518.5KU・U2.34

7、.2125C.D2rInZffi&82.74.4153.5RenG80808.0u9.5CJJ2r3490)4.06.03IDC.RZrKbx.o8711510Cg・ZrIn-1(H)n).o3I)y15C.R7r.Va.39I)n4,5CJi.Cc6.83.D1?612蚤C.E2rPWA1422<5ER51.012.0yIDSfC.Bir.HfPWAH圖・・512.0id54FVhHkgf/mm3茹4r为个月的耐林力SOO£001WCI1CC1I1iAMSJ1Xx燃气轮机涡轮零件4.鎳基高

8、温合金组织傑基合金的显微组织特点及其发展情况见图3,合金小除奥氏体基体外，还冇在基体小弭散分布的Y'相，在晶界上的二次碳化物和在凝固时析出的一次碳化物和硼化物等。随着合金化程度的提高，其显微组织的变化有如下趋势：Y'和数量逐渐增多，尺寸逐渐增人，并由球状变成立方体，同一-合金中出现尺寸和形态不相同的Y'相。在铸造合金中还岀现在凝固过程中形成的Y+Y'共晶，晶界析出不连续的颗粒状碳化物并被Y'相薄膜所包围，组织的这些变化改善了介金的性能。图3银皋高温合金的组织和性能的发展PIEOIW—O.wg现代