高温合金

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(热加工工模具)、热处理设备、核电反应堆和煤转换装置。

铌在超级(耐热)合金中的重要作用 在商业用超级（耐热）合金中，镍基超耐热合金718，706和625在产量中占据非常突出的位置。实际上镍基超耐热合金产品主要是由这几种合金组成。这些合金中含铌量为3—5.5wt%。表1列出了最重要的含铌超级合金的化学成分： 表1---最重要含铌超耐热合金的正常化学成分（wt%） 合金Ni Nb Cr Co Mo W Ti Al Fe C 其它 Inconel 718 52.5 5.1 19.0 3.00.90.5 18.5 Inconel706 41.5 2.9 16.0 1.80.2 37.5 0.03 Inconel625 61.0 3.6 21.5 9.00.20.2 2.5 0.05 Rene88DT 56.5 0.7 16.0 13.0 4.0 4.0 3.7 2.1 0.03 0.015B Rene95 61.0 3.5 14.0 8.0 3.5 3.5 2.5 3.5 <0.30.16 0.01B;0.05Zr Udimet630 50.0 6.5 17.0 3.0 3.0 1.00.7 18.0 0.04 0.004B Inconel 751 72.5 1.0 15.5 2.3 1.2 7.0 0.05 0.25max.Cu InconelX750 73.0 1.0 15.5 2.50.7 7.0 0.04 0.25max.Cu Alloy713C 74.0 2.0 12.5 4.20.8 6.1 0.12 0.12B;0.10Zr IN-738 61.0 0.9 16.0 8.5 1.7 2.6 3.4 3.4 0.17 0.01B;0.1Zr;1.7Ta MAR-M200 60.0 1.0 9.0 10.012.0 2.0 5.0 0.15 0.015B;0.05Zr Inconel 907 38.0 4.7 13.0 1.50.0342.0 0.15Si Inconel909 38.0 4.7 13.0 1.50.0342.0 0.01 0.40Si 铌在超级（耐热）合金中的作用 铌在超耐热合金中的主要作用是固溶强化和析出强化。铌形成MC和M6C 形式的碳化物进而形成Ni3Nb 双强化相。铌在超耐热合金中由于固溶和Ni3Nb 双相析出强化明显地提高了抗蠕变强度。 Inconel718是1959年由Inco Alloys开发的，在镍基合金中加入铌是为了增加高温强度。其强化机理是热处理过程中在镍马氏体基体中析出金属间化合物（Ni3Nb）。虽然作为强化元素也可以用其它金属代替铌，但人们发现铌是唯一

MONEL 400 /UNS N04400 The alloy has excellent corrosion resistance in hydrofluoric acid and fluorine gas, and is suitable for pipe fittings and valves etc for chemical industry, petroleum, atomic energy, marine development. 在氢氟酸和氟气中具有优异的耐蚀性，适用于化工、石油、原子能、海洋开发中用的管件、阀件等。 NICKEL 200 ( UNS N02200 / DIN. W.Nr. 2.4060 ) The alloy is from pure commercial (99.6%) nickel, has good mechanical properties and excellent corrosion resistance, high thermal conductivity, low gas content and low vapor pressure. Mainly used in food processing equipment, salt refining equipment, mining and ocean mining. High temperature above 300 DEG C for manufacturing industrial sodium hydroxide required equipment. 是纯商业性（99.6%）造成的镍，具有优良的力学性能和优良的耐腐蚀性，较高的热和电导率，低气体含量和低蒸汽压力。主要应用于食物加工处理设备、食盐提炼设备、采矿和海洋开采。在300℃以上的高温条件下制造工业氢氧化钠所需的设备。 NICKEL 201 ( UNS N02201 / DIN. W.Nr. 2.4060 ) The alloy is a commercially pure nickel with very low carbon content and has been approved for use in a high temperature environment of up to 1230 degrees Celsius. 是含碳量极低的纯商业性镍，已被批准用于服务高达1230℃的高温环境中。 INCONEL 600 ( GB NS312 / UNS N06600 / DIN W.Nr.2.4816 / DIN NiCrl 5Fe / BS NA14 / AFNOR NC23FeA ) The alloy has high corrosion resistance against various corrosive media, also has good anti creep rupture strength. Recommended for the above 700 C working environment, mainly used for corrosive alkali metal production and application, especially the use of sulfide in the environment. 对于各种腐蚀介质都具有耐蚀性，还具有很好的抗蠕变断裂强度。推荐用于700℃以上的工

常州市天志金属材料有限公司 一、GH4169 概述 GH4169合金是以体心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金，在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。 该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感，掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能间的相互关系，可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程，就能获得可满足不同强度级别和使用要求的各种零件。供应的品种有锻件、锻棒、轧棒、冷轧棒、圆饼、环件、板、带、丝、管等。可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板材结构件、机匣等零部件在航空上长期使用。 1.1 GH4169 材料牌号 GH4169(GH169) 1.2 GH4169 相近牌号 Inconel 718(美国),NC19FeNb(法国) 1.3 GH4169 材料的技术标准 GJB 2612-1996 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》 HB 6702-1993 《WZ8系列用GH4169合金棒材》 GJB 3165 《航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范》 GJB 1952 《航空用高温合金冷轧薄板规范》 GJB 1953《航空发动机转动件用高温合金热轧棒材规范》 GJB 2612 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》 GJB 3317《航空用高温合金热轧板材规范》 GJB 2297 《航空用高温合金冷拔（轧）无缝管规范》 GJB 3020 《航空用高温合金环坯规范》 GJB 3167 《冷镦用高温合金冷拉丝材规范》 GJB 3318 《航空用高温合金冷轧带材规范》 GJB 2611《航空用高温合金冷拉棒材规范》 YB/T5247 《焊接用高温合金冷拉丝》 YB/T5249 《冷镦用高温合金冷拉丝》 YB/T5245 《普通承力件用高温合金热轧和锻制棒材》 GB/T14993《转动部件用高温合金热轧棒材》 GB/T14994 《高温合金冷拉棒材》 GB/T14995 《高温合金热轧板》 GB/T14996 《高温合金冷轧薄板》 GB/T14997 《高温合金锻制圆饼》 GB/T14998 《高温合金坯件毛坏》 GB/T14992 《高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号》 HB 5199《航空用高温合金冷轧薄板》 HB 5198 《航空叶片用变形高温合金棒材》 HB 5189 《航空叶片用变形高温合金棒材》 HB 6072 《WZ8系列用GH4169合金棒材》

1 CN02128856.9 一种抗金属灰化的镍基高温合金 2 CN02133773.X 汽轮机汽封用高温合金弹簧及其加工方法和检验装置 3 CN01136127.1 耐高温磨耗辊轮修护用焊接合金材料 4 CN02131317.2 一种兼顾高温蠕变与韧性的Fe-Cr-Ni基铸造合金及其制法 5 CN02155647.4 一种超高碳Cr-Ni-C高温耐磨合金材料 6 CN02155648.2 一种高温耐磨耐蚀Ni-Mo-Si金属硅化物合金材料 7 CN02150476.8 高温合金的电化学分解方法 8 CN01135231.0 抗高温磨粒磨损堆焊合金材料 9 CN02157794.3 电弧炉冶炼镍基高温合金的工艺方法 10 CN02145569.4 耐高温抗氧化贱金属铜银合金组合物及其生产方法 11 CN00816047.3 具有良好耐高温氧化性的耐热合金的制备方法 12 CN02121274.0 一种铬基高温合金 13 CN02128855.0 一种抗金属灰化、炭化铁镍铬基铸造高温合金 14 CN02116369.3 高温镍氢电池用贮氢合金材料及制法 15 CN02129176.4 高温耐磨耐腐蚀Cr-Ni-Si金属硅化物合金材料 16 CN02157165.1 耐高温腐蚀合金、热障涂层材料、涡轮机构件及燃气涡轮机 17 CN01138854.4 一种单晶高温合金定向凝固过程温度场数据自动采集方法 18 CN02100328.9 提高TiAl合金抗高温氧化的铬改性铝化物涂层的制备 19 CN02154585.5 铜基合金及其制造方法以及铜基合金制气化器等的耐高温性部件 20 CN02122933.3 长轴类高温合金大锻件整体锻造工艺 21 CN01810058.9 表面合金化的高温合金 22 CN03131144.X 一种抗金属灰化高强度高温耐蚀合金 23 CN03111619.1 一种耐高温耐磨损高强度合金的制备方法 24 CN96115293.1 一种镍基高温合金锻件和棒材获得均匀超细晶粒的方法 25 CN96123394.X 一种由铁－镍超级高温合金组成的耐高温材料体的制造方法 26 CN96103277.4 耐高温低膨胀锌基耐磨合金 27 CN96106513.3 一种合金钢、特种钢、高温合金管的制造方法 28 CN96107076.5 高强度镍基铸造高温合金 29 CN85102472 高温耐热铁基合金 30 CN85105832 高温合金盐浴渗硼剂及其制备方法 31 CN85103156 提高高温合金锻造质量的一种简单新工艺 32 CN85100649 超高温耐磨铸造镍基合金 33 CN85101950 高碳低合金钢高温形变球化退火工艺 34 CN85102029 镍基高温合金可锻性改进 35 CN86108069 耐高温冲击磨损等离子喷焊镍基合金加碳化物复合粉末涂层材料 36 CN88100515 改进选定的铬－钼改良型合金钢高温特性和可焊性的方法 37 CN87101772 电气开关用的高温触点合金 38 CN88104319.2 高温用快速凝固含硅铝基合金 39 CN88100747.1 无稀土高温超导合金及其制备方法 40 CN88100441.3 高温自润滑镍基合金 41 CN89105034.5 一种提高高温合金性能的方法 42 CN89109243.9 供超高温合金用的富集钇的铝化物涂层 43 CN90109970.8 抗氧化的低膨胀高温合金

1、高温合金简介 (1) 2、高温合金的主要类别 (1) 2.1变形高温合金 (2) 2.1.1固溶强化型合金 (2) 2.1.2时效强化型合金 (2) 2.2铸造高温合金 (2) 2.3粉末冶金高温合金 (3) 2.4氧化物弥散强化(ODS)合金 (3) 2.5金属间化合物高温材料 (3) 3、高温合金的强化机理 (3) 3.1固溶强化 (3) 3.2沉淀强化及第二相强化 (4) 3.3晶界强化 (4) 3.4碳化物强化及质点弥散强化 (5) 4、常用高温合金的分类 (6) 4.1铁基超耐热合金 (6) 4.1.1铁基高温合金的成分和性能 (6) 4.2镍基超耐热合金 (6) 4.2.1镍基高温合金的组织特点 (6) 4.3钴基超耐热合金 (7) 4.3.1钴基高温合金的成分 (7) 4.3.2钴基高温的高温性能 (7) 5、高温合金的几种制造工艺 (7) 6、高温合金的应用 (8) 7、参考文献 (8)

1、高温合金简介 高温合金分为三类材料：760℃高温材料、1200℃高温材料和1500℃高温材料，抗拉强度800MPa。或者说是指在760--1500℃以上及一定应力条件下长期工作的高温金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，已成为军民用燃气涡轮发动机热端部件不可替代的关键材料。 按照现有的理论，760℃高温材料按基体元素主要可分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金。按制备工艺可分为变形高温合金、铸造高温合金和粉末冶金高温合金。按强化方式有固溶强化型、沉淀强化型、氧化物弥散强化型和纤维强化型等。高温合金主要用于制造航空、舰艇和工业用燃气轮机的涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘、高压压气机盘和燃烧室等高温部件，还用于制造航天飞行器、火箭发动机、核反应堆、石油化工设备以及煤的转化等能源转换装置。 2、高温合金的主要类别 2.1变形高温合金 变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工，工作温度范围-253～1320℃，具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标，具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。GH后第一位数字表示分类号即1、固溶强化型铁基合金2、时效硬化型铁基合金3、固溶强化型镍基合金4、钴基合金GH后，二，三，四位数字表示顺序号。 2.1.1固溶强化型合金 使用温度范围为900～1300℃，最高抗氧化温度达1320℃。例如GH128合金，室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa；1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa 应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。 2.1.2时效强化型合金 使用温度为-253～950℃，一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。制作涡轮盘的合金工作温度为-253～700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。例如：GH4169合金，在650℃的最高屈服强度达1000MPa；制作叶片的合金温度可达950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸强度为490MPa，940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。 2.2铸造高温合金 铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。其主要特点是： 1.具有更宽的成分范围由于可不必兼顾其变形加工性能，合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。如对于镍基高温合金，可通过调整成分使γ’含量达60%或更高，从而在高达合金熔点85%的温度下，合金仍能保持优良性能。

GH3030高温合金 GH30固溶强化型高温合金 80Ni-20Cr板 gh3030棒国军标 GH3030(GH30) 固溶强化型变形高温合金 GH3030特性及应用领域概述： 该合金是早期发展的80Ni-20Cr固溶强化型高温合金，化学成分简单，在800℃以下具有满意的热强性和高的塑性，并具有良好的抗氧化、热疲劳、冷冲压和焊接工艺性能。合金经固溶处理后为单相奥氏体，使用过程中组织稳定。主要用于800℃以下工作的涡轮发动机燃烧室部件和在1100℃以下要求抗氧化但承受载荷很小的其他高温部件。 GH3030相近牌号： GH30，Зи435，XH78T(俄罗斯) GH3030 化学成分：（GB/T14992-2005） GH3030物理性能：

GH3030力学性能：(在20℃检测机械性能的最小值) GH3030生产执行标准： GH3030 金相组织结构： 该合金在1000℃固溶处理后为单相奥氏体组织，间有少量TiC和Ti(CN)。GH3030工艺性能与要求： 1、该合金具有良好的可锻性能，锻造加热温度1180℃，终锻900℃。 2、该合金的晶粒度平均尺寸与锻件的变形程度、终锻温度密切相关。 3、热处理后，零件表面氧化皮可用吹砂或酸洗方法清除。 GH3030主要规格： GH3030无缝管、GH3030钢板、GH3030圆钢、GH3030锻件、GH3030法兰、 GH3030圆环、GH3030焊管、GH3030钢带、GH3030直条、GH3030丝材及配套焊材、GH3030圆饼、GH3030扁钢、GH3030六角棒、GH3030大小头、GH3030弯头、GH3030三通、GH3030加工件、GH3030螺栓螺母、GH3030紧固件。 篇幅有限，如需更多更详细介绍，欢迎咨询了解。

高温合金是在高温下具有较高力学性能、抗氧化和抗热腐蚀性能的合金。高温合金按基体成分可分为镍基高温合金、铁镍基高温合金和钴基高温合金，其中镍基高温合金发展最快，使用也最广，铁镍基高温合金次之。按强化方式分为固溶强化合金和析出强化合金（或称时效沉淀强化合金）等。按成型方式和生产工艺分为变形合金、铸造合金、粉末冶金合金和机械合金化合金。 固溶强化高温合金的基体为面心立方点阵的固溶体，在其固溶度范围内通过添加铬、钴、钼、钨、铌等元素，提高原子间结合力，产生点阵畸变，降低堆垛层错能，阻止位错运动，提高再结晶温度来强化固溶体。固溶强化的效果取决于合金化元素的原子尺寸及加入量。原子半径较大、熔点较高的钼和钨具有较好固溶强化作用，两者总含量可达18%~20%。铬可防止高温氧化和热腐蚀，但含量过高会降低γ’相的固溶度，使合金的热强性下降。镍基固溶强化高温合金一般均具有优良的抗氧化、抗热腐蚀性能，塑性较高、焊接性能好，但热性相对较低。铁镍基固溶强化高温合金，虽然与镍基固熔强化高温合金相比在热强性、抗氧化和抗热腐蚀等方面略差一些，但仍具有良好的力学性能、较好冷热加工工艺性能和焊接性能。 析出强化高温合金是在固溶强化高温合金的基础上，通过添加较多的铝、钛、铌等元素而发展的。这些无元素除了强化固溶体外，通过时效处理，与镍结合形成共格稳定、成分复杂的Ni3(Al Ti)相(也就是γ’相，具有长程有序的面心立方结构)或Ni3(Nb AI Ti)相（也就是γ’’相，有序体心四方结构）金属间化合物，同时钨、钼、铬等元素与碳形成各种碳化物（如MC M6C M23C6等）由于γ’(γ’’)相和碳化物存在，使合金的热强性大大提高。此外，这类合金中还可以加入微量的硼、锆和稀士元素、形成间隙相，强化晶界。近年来发展的一些合金，往往采用固溶，析出和晶界多种方式强化，使合金具有优良的综合性能。随着AI Ti Nb 等γ’(γ’’)相形成元素含量的提高，其强化效果也增大，热强性提高，但合金的冷热加工性能和焊接性能随之下降。一般认为，AI+Ti含量大于6%（原子百分数）的高温合金焊接就很困难。镍基析出强化高温合金具有很好的热强性、抗氧化和抗腐蚀性能，正如前面所提到的冷热加工性能和焊接性能较固溶强化高温合金差。但是，在固溶状态下，有些镍基析出强化高温合金还是具有良好塑性和焊接性。铁镍基析出强化高温合金要中温下具有较高的热强性、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能。在固溶状态下，冷热加工性能和焊接性能同镍 基析出强化高温合金相类似。无论镍基析出强化高温合金还是铁镍基析出强化高温合金，当加入更多的钼、钛、硼等强化元素时，使其冷热加工塑性下降，只能通过铸造成型，一般铸造合金的焊接较为困难。 氧化物弥散强化是在基体中加入一定量细小的弥散分布的氧化颗粒，对基体进行强化，使合金具有很高的强度和某些特性。合金TDNi TDNiCr是镍和镍铬基中加入2%左右氧化钍（ThO2）颗粒强化，由于这种合金中的氧化钍在高温下不易聚集长大、不溶于基体，同时合金的熔点高，晶粒极细，在1000~12000C下仍有较高的强度，抗疲劳性能高，缺口敏感小，室温塑性较好，可轧成棒和板材。氧化物弥散强化ODS合金是利用氧化物（如Y2 O3和AI2O3）强化的合金，这类合金的采用特殊的粉末冶金工艺生产，经锻压制成材。氧化物弥散强化合金，具有很高的持久蠕变性能，是很有发展前途的新型高温材料，其缺点是成功率低，塑性焊接性和耐蚀性差，有待解决。 高温合金性能主要取决于合金成分和它的组织结构，如前面所述，难熔金属元素Mo W以及CO起到固溶强化作用，AI Ti Nb 等γ’形成元素起到析出强化作用。一般认为，强化效果应该计算W+MO和γ’形成元素的总量，而CO和Cr居于次要地位，合金的持久强度随着合金元素总量的增加而提高。现在大量研究表明，高温合金中加入微量的B Zr Ce 和Mg等元素能显著改善晶界状况，提高合金的蠕变性能，但要注意这些元素的加入量一定要严格控制，否则就会产生有害的作用，如使合金脆化，形成低熔化合物等。

高温合金材料的应用与发展分析 李桃山王保山 南昌航空大学飞行器工程学院100631班：10号 南昌航空大学飞行器工程学院100631班：20号 摘要： 本文主要介绍高温合金材料的定义及加工特点，通过了解合金的使用范围及选择标准，使更好的发展运用在各个领域。随着工业技术的发展。要求使用具有耐更高温度下的疲劳、蠕变、热稳定性以及抗氧化性能的高温材料，以适应先进设备（主要是航空运用）的设计要求，因此近半个多世纪以来人们从未停止过对的各种高温合金材料研发。从我国高温材料的发展历程与现状分析认为，我们应该发扬民主, 军民结合, 发扬全国一盘棋的精神, 形成一个和谐的集体，使我国高温合金体系建立在一个更坚实的基础上。 关键字：高温合金材料合金分类应用合金发展前景选择标准 前言： 高温钛合金以其优良的热强性和高比强度，在航空发动机上获得了广泛的应用。类似的高温合金材料在未来很长的一段时间应该是王牌型材料，在科技日新月异的今天，对高温合金材料的研究与来发具有很高的实际意义与战略意义。未来的航空航天飞行器及其推力系统，要求发展比现有的Ti64和Ti6242合金的强度、工作温度和弹性模量更高，密度更小，价格更低的高温合金材料，因此，高温合金材料的是航空材料的发展主流。 一、高温合金材料的定义及加工特点 高温合金定义：高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料。并具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。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可靠性。 高温合金加工特点 对于镍合金、钛合金以及钴合金等高温合金来说，耐高温的特性直接提高了

1.高温合金的定义：高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定盈利作用下长期工作的一类金属材料。 2.高温合金的命名方法： 变形高温合金以“GH”加4位阿拉伯数字表示。前缀后第一位数字表分类号，1、2表铁基或铁镍基，3、4表镍基，5、6表钴基；1、3、5表固溶强化型合金，2、4、6表时效沉淀型合金。前缀后的第2、3、4位表合金编号。 铸造高温合金以“K”加3位阿拉伯数字表示。前缀后第一位数字表分类号，含义与变形合金相同，第2、3位表合金编号。 粉末高温合金以“FGH”加阿拉伯数字表示。 3.高温合金主要用于四大热端部件：导向器、涡轮叶片、涡轮盘、燃烧室。 4.常见的高温合金基体有哪几种？铁基镍基钴基 5.高温合金的固溶强化机制：固溶度小的合金元素较之固溶度大的合金元素，会产生更强烈的固溶强化作用，但其溶解度小却又限制其加入量。 6.合金元素的固溶强化能力排序：Cr

镍基高温合金材料研究进展 姓名：李义锋1 镍基高温合金材料概述 高温合金是指以铁、镍、钴为基，在高温环境下服役，并能承受严酷的机械应力及具有良好表面稳定性的一类合金[1]。高温合金一般具有高的室温和高温强度、良好的抗氧化性和抗热腐蚀性、优异的蠕变与疲劳抗力、良好的组织稳定性和使用的可靠性[2]。因此，高温合金既是航空、航天发动机高温部件的关键材料，又是舰船、能源、石油化工等工业领域不可缺少的重要材料，已成为衡量一个国家材料发展水平的重要标志之一。 在整个高温合金领域中，镍基高温合金占有特殊重要的地位。与铁基和钴基高温合金相比，镍基高温合金具有更高的高温强度和组织稳定性，广泛应用于制作航空喷气发动机和工业燃气轮机的热端部件。现代燃气涡轮发动机有50%以上质量的材料采用高温合金，其中镍基高温合金的用量在发动机材料中约占40%。镍基合金在中、高温度下具有优异综合性能，适合长时间在高温下工作，能够抗腐蚀和磨蚀，是最复杂的、在高温零部件中应用最广泛的、在所有超合金中许多冶金工作者最感兴趣的合金。镍基高温合金主要用于航空航天领域950-1050℃下工作的结构部件，如航空发动机的工作叶片、涡轮盘、燃烧室等。因此，研究镍基高温合金对于我国航天航空事业的发展具有重要意义。 镍基高温合金是以镍为基体(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、抗燃气腐蚀能力的高温合金[2]。它是在Cr20Ni80合金基础上发展起来的，为了满足1000℃左右高温热强性(高温强度、蠕变抗力、高温疲劳强度)和气体介质中的抗氧化、抗腐蚀的要求，加入了大量的强化元素，如W、Mo、Ti、Al、Nb、Co等，以保证其优越的高温性能。除具有固溶强化作用，高温合金更依靠Al、Ti等与Ni形成金属问化合物γ′相(Ni3A1或Ni3Ti等)的析出强化和部分细小稳定MC、M23C6碳化物的晶内弥散强化以及B、Zr、Re等对晶界起净化、强化作用。添加Cr的目的是进一步提高高温合金抗氧化、抗高温腐蚀性能。镍基高温合金具有良好的综合性能，目前已被广泛地用于航空航天、汽车、通讯和电子工业部门。随着对镍基合金潜在性能的发掘，研究人员对其使用性能提出了更高的要求，国内外学者已开拓了针对镍基合金的新加工工艺如等温锻造、挤压变形、包套变形等。

上海商虎/张工：158 –0185 -9914 产品名称：Inconel625/UNS N06625 世界通称：Inconel Alloy 625、NS336、NAS 625、W.Nr.2.4856、UNS NO6625、Nicrofer S 6020-FM 625、ATI 625 履行标准：ASTM B443/ASME SB-443、ASTM B444/ASME SB-444、ASTM B366/ASME SB-366、ASTM B446/ASME SB-446、ASTM B564/ASME SB-564 首要成分：碳(C)≤0.01,锰(Mn)≤0.50,镍(Ni)≥58,硅(Si)≤0.50磷(P)≤0.015,硫(S)≤0.015,铬(Cr)20.0～23.0,铁(Fe) ≤5.0,铝(Al) ≤0.4,钛(Ti) ≤0.4,铌(Nb) 3.15～4.15,钴(Co) ≤1.0, 钼(Mo)8.0～10.0 物理性能：625合金密度：8.44g/cm3，熔点：1290-1350 ℃，磁性：无 热处理：950-1150℃之间保温1-2小时，快速空冷或水冷。 机械性能：抗拉强度：σb≥758Mpa，屈从强度σb≥379Mpa：延伸率：δ≥30%，硬度:HB150-220 耐腐蚀性及首要运用环境： INCONEL 625是一种以镍为首要成分的奥氏体超耐热合金。源于镍铬合金中所含的钼、铌固溶体强化效应，在低温至1093℃，具有超高强度、非凡的抗疲劳特性，被广泛用于航空事业。虽然该合金是为适应高温环境的强度而设计，但该合金铬、钼的高含量对很多腐蚀前言，从高度氧化环境到一般腐蚀环境，均具有高度抗蚀损斑、抗裂变腐蚀能力，表现出杰出的耐腐蚀特性。对氯化物污染的前言如海水、地热水、中性盐以及盐水，INCONEL 625也有超强的抗腐蚀效果。 配套焊接资料及焊接工艺：Inconel625合金的焊接主张采用AWS A5.14焊丝ERNiCrMo-3或AWS A5.11焊条ENiCrMo-3，焊材尺寸有Φ1.0、1.2、2.4、3.2、4.0, 产地为：美国哈氏、美国SMC和德镍，焊接工艺及指导书欢迎来电索取。 库存情况：625合金板库存现货尺寸有0.5mm-10mm,棒材库存现货尺寸有 Φ12mm-Φ220mm,管材管件及其他可根据客户要求定做。资料产地首要有美国哈氏haynes、美国SMC、美国冶联科技ATI、德国蒂森克虏伯VDM。提供原厂原料证明书、报关单及原产地证明文件。应用领域有：含氯化物的有机化学流程工艺的部件，尤其是在运用酸性氯化物催化剂的场合；用于制作纸浆和造纸工业的蒸煮器和漂白池；烟气脱硫系统中的吸收塔、再加热器、烟气进口挡板、电扇（潮湿）、搅拌器、导流板以及烟道等；用于制作应用于酸性气体环境的设备和部件；乙酸和乙酐反响发生器；硫酸冷凝器；制药设备；波纹管膨胀节等职业和产品。 产品：哈氏合金、高温合金、铜镍合金、英科耐尔、蒙乃尔、钛合金、沉淀硬化钢等各种中高端不锈钢，镍基合金等。

第20卷 第1期2000年3月 航 空 材 料 学 报 JOURNAL OF AERONAUT ICAL M ATERIALS Vol.20,No.1 M arch2000 铸造高温合金发展的回顾与展望 陈荣章1 王罗宝1 李建华2 (1.北京航空材料研究院,北京100095; 2.中国人民大学,北京100872) 摘要:回顾了20世纪40年代以来铸造高温合金发展中的若干重大事件:叶片以铸代锻;真空 熔炼技术;定向凝固及单晶合金;合金成分设计;Ni3Al基铸造高温合金;合金凝固过程数值 模拟;细晶铸造。展望了铸造高温合金21世纪的发展:单晶高温合金仍然是最重要的涡轮叶 片材料;继续靠工艺的发展挖掘合金潜力;发展有希望的替代材料。 关键词:合金发展;铸造高温合金;燃气涡轮叶片 中图分类号:T G24 文献标识码:A 文章编号:1005 5053(2000)01 0055 07 自从20世纪40年代初期第一台航空喷气发动机采用第一个铸造涡轮工作叶片以来,铸造高温合金的发展经历了一段曲折而又辉煌的历程。众所周知,航空发动机的发展与高温合金的发展是齐头并进、密不可分的,前者是后者的主要动力,后者是前者的重要保证。占据着航空发动机中温度最高、应力最复杂的位置的铸造涡轮叶片的合金发展尤其是这样。半个世纪以来,航空发动机涡轮前温度从40年代的730 提高到90年代的1677 ,推重比从大约3提高到10[1],这一巨大进展固然离不开先进的设计思想、精湛的制造工艺以及有效的防护涂层,但是,高性能的铸造高压涡轮叶片合金的应用更是功不可没。40年代以来,标志着铸造高温合金性能水平的在140M Pa/100h条件下的承温能力从750 左右提高到当前的1200 左右(图1),是十分令人鼓舞的巨大成就。在这世纪之初回顾铸造高温合金发展的历程,不能不提到如下几件使人难忘的重大事件。 叶片以铸代锻 1943年,美国GE公司为其J 33航空发动机选用了钴基合金H S 21制作涡轮工作叶片,代替原先用的锻造高温合金H astelloy B。当时为了考核铸造高温合金作为转动件的可靠性,宇航局(NASA)有关部门曾对两种合金叶片同时进行台架试车鉴定。结果表明, HS 21完全可以代替H astelloy B制作涡轮转子叶片,从此开创了使用铸造高温合金工作叶片的历史[2,3]。之后,又谨慎地对X 40,GM R 235等铸造合金进行类似的考核研究,使铸造叶片的应用有所扩大。随着发动机推力的增大,叶片尺寸增大,当时发现叶片的主要失效模式从蠕变断裂转变为疲劳断裂,而铸造叶片由于晶粒粗大且不均匀,疲劳性能远低于锻造合金,加之当时出现了性能较高的沉淀硬化型镍基锻造高温合金,例如Nimonic80A, Udimet500,W aspaloy, 437 , 617等,而且锻造技术有所进步,这就使设计师又把叶片选 收稿日期:1999 09 20 作者简介:陈荣章(1937 ),男,研究员

Y/粒子尺寸对定向凝固高温合金拉伸 和持久性能的影响 吴昌新9孙传棋9李其娟 (北京航空材料研究院9北京100095 摘要研究了一种定向凝固高温合金析出V/粒子尺寸的控制规律O结果表明V/粒子尺寸随固溶处理后冷却速度提高而减小9抗拉强度和蠕变寿命随V/粒子尺寸增大而降低9而合金的拉伸塑性将随之提高O 关键词定向合金V/粒子尺寸强度与韧性冷却速度 中图分类号TG146.1+5文献标识码A文章编号1005-5053(2002 03-0001-04 定向柱晶和单晶高温合金叶片9由于消除了垂直于应力轴的横向晶界或全部晶界9其固有韧性和强度较高[1]可以通过高温固溶处理9充分均匀化减轻偏析9同时可在这基础上控制V/粒子的尺寸9调节合金的强度与韧性O我国自行研制的DZ4无铪定向凝固高温合金已经在多种型号发动机服役飞行十多年9合金在较多型号中强度与韧性匹配甚好9发挥了合金的较大效能9但在某一型号中发现9强度与韧性的匹配不是最佳状态9强度储备过多9而韧性的裕度比较紧张O本文就是为解决此问题而开展的应用研究O 1试验材料和方法 试验材料DZ4合金公称成分为(Wt%C 0.149Cr9.59CO6.09W5.39MO2.89A16.09Ti 1.89B0.0209Ni余[2]O在Ipsen真空热处理炉中进行1220 2 2.5h的固溶处理后在1220 1050 以不同速度冷却9再进行870 32h的时效处理9试样经加工后在拉伸试验机和蠕变持久试验机上测定中温~高温下的各不同冷却速度的拉伸和持久性能O同时在JSM5600VL扫描电镜上观察V/形态9并对每种冷却速度的V/粒子形态反复观察9再将不少于三个视场的枝晶干和枝晶间放大照相9对其测定V/立方体的边长和间距O 2结论和讨论 2.1冷却速度对析出V/粒子尺寸的影响及控制 DZ4合金固溶处理温度1220 保温2h后在 收稿日期2002-04-06 修订日期2002-06-08 作者简介吴昌新(1952- 9男9高级工程师O 12201050 的温度范围内分别以25 min9 42 min968 min和88 min速度冷却9不同冷却速度的V/相粒子形态见图19而V/相粒子尺寸依赖于冷却速度的关系见图2O从图192可以看出9随着冷却速度的降低9V/粒子尺寸明显变大9同时还可以看到9即使经过了1220 的固溶均匀化热处理9合金组织枝晶干和枝晶间的偏析还是存在的9在枝晶间的V/显得比枝晶干粗大和不均匀9V/粒子以不同尺寸的立方体弥散分布于V基体O 理想的固溶处理9必须使所有铸态V/相(共晶相和粗大V/相溶解9使合金成分完全均匀9再在从固溶处理温度冷却到V/全溶温度以下时9V/相将能相对均匀细小地在整个合金组织中析出9这是定向高温合金获得最佳力学性能的最好组织9因为含有共晶或粗大V/相的偏析组织是合金的薄弱区域9以及共晶和粗大V/实际上降低了有效V/体积分数9不能充分地对合金强度作出贡献O为了得到这一组织9合金必须加热到V/全溶温度以上9使铸态V/相溶解9加热温度又要限制在合金初熔温度以下9以防止合金熔化9熔化会导致凝固偏析9形成V/共晶和产生收缩疏松O而V/全溶温度和合金初熔温度都与合金成分有关9对于有低熔点共晶相比较多的合金9例如含~f合金9最好先在较低温度进行溶解共晶相的预备热处理9以便更容易使固溶温度保持在这两个临界温度之间9当V/相溶解于基体V后9它再以细小均匀形式析出O V/相粒子尺寸影响力学性能9为了控制其大小9必须控制从固溶温度到某一温度之间的冷却速度9低于这一温度V/将不会在短时间内粗化9对DZ4合金来说9这个温度不低于1050 9所以

高温合金的基本知识和应用 一、高温合金是指在600度以上的高温下承受复杂的应力，而能很好发挥它的力 学和化学性能的一种合金。 二、常用的高温合金牌号有GH3030、GH2132、GH3039、GH3044、GH3128、GH4169、 GH4145、GH333 三、化学成分另外附有表格。 四、几种最常用的高温合金的材质和力学性能： GH2132(GH132)时效硬化型铁基合金 产品牌号：GH2132(GH132/IncoloyA-286/S66286) 产品规格：Φ3-350mm 执行标准：ASTM B160,B164,B166,B408,B425,B574,GB14992 1、GH2132钢的特性 该合金是Fe-25Ni-15Cr基高温合金，加入钼、钛、铝、钒及微量硼综合强化。在650℃以下具有高的屈服强度和持久、蠕变强度，并且具有较好的加工塑性和满意的焊接性能。 1.GH2132相近牌号 A-286 P.Q.A286 UNSS666286(美国)、ZbNCT25(法国)、X5NiCrTi26-15、1.4980、 1.4944(德国) 2.GH2132生产执行标准

3.GH2132工艺性能与要求： 1)、该合金具有良好的可锻性能，锻造加热温度1140℃，终锻900℃。 2)、该合金的晶粒度平均尺寸与锻件的变形程度、终锻温度密切相关。 3)、合金具有满意的焊接性能。合金于固溶状态进行焊接，焊后进行时效处理。 4.GH2132 金相组织结构: 该合金在标准热处理状态下，在γ基体上有球关均匀弥散的NI3(Ti,Al）型γ'相以及TiN,TiC,晶界有微量的M3B2，晶界附近可能有少量η相和L相。 2、GH2132 化学成份：（GB/T14992-1994）

收稿日期:2004-04-05 作者简介:张文钲(1934-),男,教授,享受国务院颁发的政府特殊津 贴,《中国钼业》编委。 超级合金研发现状 张文钲 (西北有色金属研究院,陕西　西安　710016) 摘　要:评介了超级合金,如钛基合金(钛钼铪合金、钛钼铪铌合金)、镍基合金(镍钼铁合金)、铁基合金(铁钼合金)和钼基合金(钼铼氧化镧、钼铼氧化铈、钼铼氧化钍)等超级合金的研发现状。关键词:超级合金;钼;钛;镍 中图分类号:TF125.2+41 文献标识码:A 文章编号:1006-2602(2004)05-0015-03 CURRENT STATUS OF RESAERCH AN D DEVE LOPMENT FOR SUPERA LLOY ZH ANG Wen -zheng (N orthwest Institute of N onferrous Metal Research ,X i ’an 710016,Shaanxi ,China ) Abstract :Current status of research and development for supperalloy ,such as titamum based alloy (titanium m olybdenum hafnium alloy ,titanium m olybdenum hafnium niobium alloy ),nickel based alloy (nickel m olybdenum iron alloy ),an iron based alloy (iron m olybdenum alloy )and m olybdenum based alloy (m olybdenum rhenium oxide lanthan ,m olybdenum rheni 2um oxide cerium ,m olybdenum rhenium oxide thorium alloy )etc.were reviewed.K ey w ords :superalloy ;m olybdenum ;titanlum ;nickel 0　前　言 超级合金是钼的重要终端产品之一。超级合金(Super Alloys )通常包括:含钼等难熔金属的钛基合金、镍基合金、钴基合金和铁基合金等。有人也把钼基合金归为超级合金。 超级合金具有高强度、高硬度、高耐蚀、高热稳定性和良好的可加工性,广泛用于航空、航天、汽车、医学、化学、石化、煤化工和高温等工业领域。 越来越多的研究表明,超级合金可以满足日臻发展的各种工业、医学、体育事业等对高性能材料的要求,从而成为钼冶金学者和研发人员关注的热点。 据世界金属统计报导,世界工业发达国家对超级合金的需求呈增长态势。2000年,美国超级合金消费钼1880t ,2001年消费钼2229t ,2002年消费钼1880t ,2003年消费钼1870t ,年平均消费量约占钼总消费量的8%～12%。 钼基超级合金主要应用在高温领域,各类钼铼合金消费约占钼总消费量的0.7%～1.0%。 1　超级合金研发进展 1.1　钛基合金 James A.Davids on 等研制出一系列新型钛钼铪 钛基合金[1～2]。该合金含钼5%～11%(质量分数,下同)铪6%～15%、钛、铬和硅至少一种,含量2%～3%,氧、氮、氢和碳为痕量,其余为钛。上述组分的钛基合金显示高强度、高硬度、低弹性模量、高耐蚀和硬化的表面,可热加工也可以冷加工。 研究揭示,这种新型T iM oH f 合金较T i11.5M o6Z r4.5Sn 合金、T i4M o4.8Z r 合金、 T i10Nb14Z r2Fe0.5Al 合金、T i -M o 、T i -Cr 、T i -Nb 、T i -H f 、T i15Cr5M o 合金等性能尤为优异。 该钛钼铪新型合金的研制,是基于所选择合金元素的下述性质。如表1所示。 表1中给出的数据表明,铪和锆的原子价、原子半径和结晶构造十分接近,人们俗称铪、锆两种金属元素为“姊妹元素”,不过铪和锆生成氧化物的自由能ΔG 有很大的差异。前者的氧化物生成自由能ΔG=1398k J ,而后者仅为ΔG =1256k J 。这表明,与锆相比,铪在合金中比锆更能提高合金的表面硬化能力和耐腐蚀能力。铪和钛锆另一个不同点是铪能更有效地提高置换固熔体的强度和硬度。从表中 第28卷第5期2004年10月 中　国　钼　业CHINA M O LY BDE NUM INDUSTRY V ol.28N o.5 October 2004