高温合金化学成分分析技术及标准现状.pdf

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1、航空标准化与质量2016年第1期高温合金化学成分分析技术及标准现状付二红（北京航空材料研究院，北京100095）[摘要]阐述了高温合金化学成分分析的重要性，结合材料检测技术的发展，分析了高温合金化学成分分析技术现状，根据航空武器装备对高温合金材料研制的需求，重点分析了高温合金化学成分分析标准现状。[关键词]高温合金；化学成分；分析；技术现状；标准现状[中图分类号]T–65[文献标识码]C[文章编号]1003-6660（2016）01-0008-05[DOI编码]10.13237/j.cnki.asq.2016.01.002高温合

2、金（hightemperaturealloy）具有较高的1高温合金化学成分分析技术国内外研究现状高温强度、蠕变强度和持久强度，以及良好的抗氧高温合金化学成分分析方法主要包括经典化化、抗腐蚀、抗疲劳性能，广泛应用于航空工业的学法和仪器分析法。经典化学法包括容量法（滴定动力涡轮机和相关零件的制造，如涡轮叶片、导向法）、重量法、光度法和电化学分析法，是高温合叶片、涡轮盘、压气机盘和燃烧室等高温部件，还金化学成分分析技术中使用最早、选择性好，灵敏用于制造航天飞行器、火箭发动机、核反应堆、石表1高温合金中典型合金元素/杂质元素及其作用油化

3、工设备以及煤化工等能源转换装置。分类元素在高温合金中的作用航空发动机、超临界燃气机组等高端装备中使在合金表面氧化形成Cr2O3，提高用的高温合金化学成分异常复杂，除了基体和主要Cr合金的耐高温和耐腐蚀性合金元素以外，还存在有意添加、原材料中带入以增强合金的强度，加入总量从16%Al、Ti、Nb及冶炼中混入夹杂的各种微量元素，一个牌号的高增加到20%时，合金的硬度可提高4倍使晶界增强，提高合金持久和蠕温合金甚至可以含有20多种元素，其典型合金元素有益Zr、Hf变性能[1-7]元素的作用见表1。研究发现，高温合金中各化学成对合金的持

4、久性能影响明显，分含量变化能直接影响材料的各项性能，甚至某些如对GH2135合金来说，B含量在关键微量元素含量的细微变化，将会对材料性能产B0.006%（质量分数）左右，持久时间达到峰值，比原合金的持久时间生非常大的影响，因此需要对此进行有效的利用或提高3-6倍，持久塑性良好[8]严格的控制。这不仅给材料冶炼提出了很高的要以氧化物形式有害会导致材料脆裂而缩短寿命并导求，同时对成分分析技术和分析方法也是严峻的挑存在的Al、元素致不抗疲劳战。因此，采用先进的化学成分分析技术或分析方Ti、Nb的杂质法标准准确测定合金化学成分及夹杂物含

5、量对于改Bi、Te、Se、能降低晶界性能并降低拉力-破坏善高温合金的制备冶炼工艺、净化制备过程中混入Pb、Tl性能，Bi的含量最低但影响最大的夹杂物、提高材料的力学性能及结构材料部件使As、Ba、Ca、杂质Li、Sb、Sn、降低材料延展性和柔软性用寿命，具有重要意义。元素Sr等本文拟阐述高温合金化学成分分析的重要性，微量Mg对GH1035合金持久性能结合材料检测技术的发展及航空武器装备对高温合影响显著，不含镁合金的持久时间Mg金材料研制的需求，分析了高温合金化学成分分析约150h，而加入微量Mg后，含镁合技术及标准现状。金的持久

6、时间达250～300h[收修订稿日期]2015-09-17Feb.20168标准化研究工作研究表1（完）AFS）、X射线荧光光谱法和火花源光电直读光谱在合金凝固过程中呈负树枝状偏法，因其测定灵敏度高，有较宽的线性动态范围，析，可以抵消Ti的严重正树枝状偏析良好的精密度和重复性，可实现多元素同时分析等Ta的影响，明显改善抗热腐蚀性能；特点，非常适合于高温合金中化学成分的分析。提高合金的疲劳裂纹扩展抗力W、Mo提高蠕变性能，对抗热腐蚀有利质谱法中最常使用的是电感耦合等离子体质谱难熔主要进入γ’相中与Al、Ti结法（ICP-MS）和辉

7、光放电质谱法（GDMS），由元素Nb合，提高γ’相的固溶温度，而适于其具有谱图简单、灵敏度高、选择性好、检出限量的Nb可以改善抗热腐蚀性能低、线性动态范围宽、可多元素同时快速分析等特增强相稳定性，提高单晶高温合Ru、Ir点，同时可与同位素比例和同位素稀释法、多种分金的高温蠕变性能Re明显改善单晶合金蠕变强度离技术及进样方式相结合，非常适合高温合金复杂稀土改善抗氧化腐蚀性能，提高涂层体系的超痕量元素分析中，但此方面的研究主要集Y、Ce、La元素附着能力中在国外，在我国则开展的相对较少。双重作用，在变形高温合金中，P红外吸收光谱法在

8、镍基合金分析中的应用主要的偏析大幅减轻，表现为有益-对持是碳和硫的分析测定，测定操作简单，易于掌握，久寿命有显著影响，如GH4169合金P中P含量为0.026%时持久寿命是P含确保结果的快速、准确。其他[9]量为0.0008%时的7倍；在铸造合金综上所述，高温合