常州市百炼特钢有限公司
变形合金之王GH4169
GH4169，又名为Inconel 718，是沉淀强化的镍基高温高强合金。Inconel 718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的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。
Inconel 718国内外对应牌号：
Inconel 718化学成分：
Inconel 718物理性能：
Inconel 718在常温下合金的机械性能的最小值：
Inconel 718具有以下特性：
1.易加工性
2.在700℃时具有高的抗拉强度、疲劳强度、抗蠕变强度和断裂强度
3.在1000℃时具有高抗氧化性
4.在低温下具有稳定的化学性能
5.良好的焊接性能
Inconel 718的金相结构，718合金为奥氏体结构，沉淀硬化后生成的γ”相使之具有了优秀的机械性
能。在热处理过程中于晶界处生成的δ相使之具有了最佳的塑性。
Inconel 718的耐腐蚀性：不管在高温还是低温环境，718合金都具有极好的耐应力腐蚀开裂和点蚀的能力。718合金在高温下的抗氧化性尤其出色。
Inconel 718工艺性能与要求：（1）热加工：合适的热加工温度为1120-900℃，冷却方式可以是水淬或其他快速冷却方式，热加工后应及时退火以保证得到最佳的性能。热加工时材料应加热到加工温度的上限，为了保证加工时的塑性，变形量达到20%时的终加工温度不应低于960℃。（2）冷加工：冷加工应在固溶处理后进行，加工硬化率大于奥氏体不锈钢，因此加工设备应作相应调整，并且在冷加工过程中应有中间退火过程
Inconel718焊接工艺：合金具有满意的焊接性能，可用氩弧焊、电子束焊、缝焊、点焊等方法进行焊接。
Inconel718零件热处理工艺：航空零件的热处理通常按标准热处理制度和直接时效热处理制度进行。Inconel 718应用范围应用领域有：由于在700℃时具有高温强度和优秀的耐腐蚀性能、易加工性，718可广泛应用于各种高要求的场合。
1.汽轮机
2.液体燃料火箭
3.低温工程
4.酸性环境
5.核工程
常州市百炼特钢有限公司是一家是一个集冶炼、开发、生产高温合金、高镍合金、镍合金、耐蚀合金、因科合金、蒙乃尔合金及各种特种合金材料于一体的高新技术生产型企业。产品有管材、棒材、板材、丝材、带材、法兰、锻件和管件等。产品应用于石油化工、航空航天、船舶、能源、电子、环保、机械以及仪器仪表等领域。
科技名词定义 塑性变形 科技名词定义 中文名称：塑性变形 英文名称：plastic deformation 定义：岩体、土体受力产生的、力卸除后不能恢复的那部分变形。 应用学科：水利科技（一级学科）；岩石力学、土力学、岩土工程（二级学科）；土力学（水利）（三级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 塑性变形（Plastic Deformation），的定义是物质-包括流体及固体在一定的条件下，在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。
目录 介绍 机理 影响 介绍 机理 影响 展开 编辑本段介绍 材料在外力作用下产生而在外力去除后不能恢复的那部分变形 塑性变形 。材料在外力作用下产生应力和应变（即变形）。当应力未超过材料的弹性极限时，产生的变形在外力去除后全部消除，材料恢复原状，这种变形是可逆的弹性变形。当应力超过材料的弹性极限，则产生的变形在外力去除后不能全部恢复，而残留一部分变形，材料不能恢复到原来的形状，这种残留的变形是不可逆的塑性变形。在锻压、轧制、拔制等加工过程中，产生的弹性变形比塑性变形要小得多，通常忽略不计。这类利用塑性变形而使材料成形的加工方法，统称为塑性加工。 编辑本段机理 固态金属是由大量晶粒组成的多晶体，晶粒内的原子按照体心立方、面心立方或紧密六方等方式排列成有规则的空间结构。由于多种原因，晶粒内的原子结构会存在各种缺陷。原
塑性变形 子排列的线性参差称为位错。由于位错的存在,晶体在受力后原子容易沿位错线运动,降低晶体的变形抗力。通过位错运动的传递，原子的排列发生滑移和孪晶（图1）。滑移是一部分晶粒沿原子排列最紧密的平面和方向滑动，很多原子平面的滑移形成滑移带，很多滑移带集合起来就成为可见的变形。孪晶是晶粒一部分相对于一定的晶面沿一定方向相对移动，这个晶面称为孪晶面。原子移动的距离和孪晶面的距离成正比。两个孪晶面之间的原子排列方向改变，形成孪晶带。滑移和孪晶是低温时晶粒内塑性变形的两种基本方式。多晶体的晶粒边界是相邻晶粒原子结构的过渡区。晶粒越细，单位体积中的晶界面积越大，有利于晶间的移动和转动。某些金属在特定的细晶结构条件下，通过晶粒边界变形可以发生高达300～3000％的延伸率而不破裂。 编辑本段影响 金属在室温下的塑性变形，对金属的组织和性能影响很大，常会出现加工硬化、内应力和各向异性等现象。 加工硬化 塑性变形引起位错增殖，位错密度增加，不同方向的位错发 塑性变形力学原理 生交割，位错的运动受到阻碍，使金属产生加工硬化。加工硬化能提高金属的硬度、强度和变形抗力，同时降低塑性，使以后的冷态变形困难。
耐热钢性能和耐腐蚀指标 在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。它包括抗氧化钢(或称高温不起皮钢)和热强钢两类。抗氧化钢一般要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低。热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性。耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力、机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。此外，还发展出一些新的低铬镍抗氧化钢种。 耐热钢基本信息 简介： 耐热钢（heat-resisting steels) 在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢称作耐热钢。 类别： 耐热钢按其性能可分为抗氧化钢和热强钢两类。抗氧化钢又简称不起皮钢。热强钢是指在高温下具有良好的抗氧化性能并具有较高的高温强度的钢。 耐热钢按其正火组织可分为奥氏体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢及珠光体耐热钢等。
用途 耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。 中国自1952年开始生产耐热钢。以后研制出一些新型的低合金热强钢，从而使珠光体热强钢的工作温度提高到600～620℃；此外，还发展出一些新的低铬镍抗氧化钢种。耐热钢和不锈耐酸 在使用范围上互有交叉，一些不锈钢兼具耐热钢特性，既可用作为不锈耐酸钢，也可作为耐热钢使用。合金元素的作用铬、铝、硅这些铁素体形成的元素，在高温下能促使金属表面生成致密的 氧化膜，防止继续氧化，是提高钢的抗氧化性和抗高温气体腐的主要元素。但铝和硅含量过高会使室温塑性和热塑性严重恶化。铬能显著提高低合金钢的再结晶温度，含量为2％时，强化效果最好。 镍、锰可以形成和稳定奥氏体。镍能提高奥氏体钢的高温强度和改善抗渗碳性。锰虽然可以代镍形成奥氏体，但损害了耐热钢的抗氧化性。钒、钛、铌是强碳化物形成元素，能形成细小弥散的碳化物，提高钢的高温强度。钛、铌与碳结合还可防止奥氏体钢在高温下或焊后产生晶间腐蚀。碳、氮可扩大和稳定奥氏体，从而提高耐热钢的高温强度。钢中含铬、锰较多时，可显著提高氮的溶解度，并可利用氮合金化以代替价格较贵的镍。硼、稀均为耐热钢中的微量元素。硼溶入固溶体中使晶体点阵发生畸变，晶界上的硼又能阻止元素扩散和晶
GH4169 镍基变形高温合金资料 中国牌号：GH4169/GH169 美国牌号：Inconel 718/UNS NO7718 法国牌号：NC19FeNb 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 1.4 GH4169 化学成分该合金的化学成分分为3类：标准成分、优质成分、高纯成分，见表1-1。优质成分的在标准成分的基础上降碳增铌，从而减少碳化铌的数量，减少疲劳源和增加强化相的数量，提高抗疲劳性能和材料强度。同时减少有害杂质和气体含量。高纯成分是在优质标准基础上降低硫和有害杂质的含量，提高材料纯度和综合性能。 核能应用的GH4169合金，需控制硼含量（其他元素成分不变），具体含量由供需双方协商确定。当ω（B）≤0.002%时，为与宇航工业用的GH4169合金加以区别，合金牌号为GH4169A。 表 1-1[1]%
耐热金属材料发
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3 耐热金属材料的发展 耐热金属材料是在高温下使用的金属材料。一般来说，加工硬化的金属被加热到某一温度以上，变形的晶格产生变化，发生再结晶，这个温度就是再结晶温度。金属的再结晶温度约为金属熔点温度的1/2（绝对温度）。耐热金属材料主成分金属的熔点和再结晶温度见表1。 金属材料承担保证结构件强度的作用，一般采用为提高强度添加合金元素的合金金属材料。合金金属材料的温度达到纯金属再结晶温度时不立即发生软化，例如，Ni 基超合金在大大超过纯金属Ni 再结晶温度（如在1000℃左右）的 条件下，可以连续使用数万小时。 1 耐热金属材料的特性要求 对耐热金属材料要求的特性是多种多样的，见表2。对不同用途的耐热金属材料所要求的特性是不同的，其中必须具备的特性是高温抗氧化性、耐蚀性、足够的强度以及加工性和低成本。广泛使用的高温金属材料是以Fe 、Ni 、Co 为主成分的合金。 1.1 抗氧化性和耐蚀性的耐热涂层 除了高温大气环境，还有多种高温环境下的氧化和腐蚀问题。这些氧化和腐蚀不仅是材料的表面现象，而且会深入到材料内部，特别是会发生沿晶界的晶界侵蚀现象。Fe 、Ni 、Co 在纯金属状态下，不具有足够的抗高温氧化性和高温耐蚀性。为满足不同的使用要求进行了大量的研究。 火力发电用钢的使用期限要求是10 万小时或10 年，按照这个 表1 耐热金属材料主成分金属的熔点和再结晶温度 金属 Mg Al Cu Ni Co Fe Ti Nb Mo W 熔点，℃ 650 660 1085 1455 1495 1583 1670 2469 2623 3422 再结晶温度，℃ 189 194 406 591 611 633 699 1098 1175 1575 表2 对耐热金属材料要求的特性 物理性能 熔点、密度、热传导率、热膨胀系数、扩散速度等 化学性能 在含有高温空气、水蒸气CO 、CO2、H2S 等的各种燃烧废气、熔融盐及其他环境下具有抗氧化性、耐蚀性和氧化层密着性等。 力学性能 高温下的强度、延性、韧性，蠕变强度、疲劳强度、、抗热疲劳性、抗热震性、在高温下长 期使用的稳定性等。 加工制造性 能够进行熔炼、铸造、锻造、轧制、焊接、烧结，制造成所要求的形状尺寸的部件。 经济性 原料费、加工费低廉，制造的工艺低成本化。
基于CPFEM的TA15钛合金高温塑性变形研究晶体塑性理论将晶体塑性变形的物理机制及变形几何学与单晶或多晶的弹塑性本构方程相结合，从介观尺度（即晶粒尺度）上解释材料的各种塑性变形行为。将晶体塑性理论与有限元方法相结合的方法称为晶体塑性有限元方法（Crystal Plastic Finite Element Method，CPFEM），该方法从材料变形的物理机制出发，可以较为准确的反映材料的微观特性。 目前晶体塑性有限元模拟已成为力学界和材料界的研究热点。钛与钛合金是一种重要的结构材料，以其优异的性能广泛应用在航空航天等领域。 钛有两种同素异构晶型：密排六方(HCP)点阵的α-Ti相和体心立方(BCC)点阵的β-Ti相，由于晶格类型不同，其变形机制差别较大。文中综合采用了有限元方法、晶体塑性理论、元胞自动机等现代科学技术方法。 从介观尺度出发，根据合金微观晶格结构的不同，研究新型近α型钛合金—TA15钛合金的高温塑性变形，研究在相变点温度以上及以下的TA15钛合金高温的高温塑性变形行为。文中采用元胞自动机方法得到了相变点上的TA15钛合金的初始晶粒形貌。 建立了适用于变形温度在相变点以上的TA15合金的高温塑性变形的晶体塑性有限元模型。模拟结果表明多晶体在塑性变形的过程中，晶粒与晶粒之间以及晶粒内部的应力分布存在着明显的差异，晶粒内部与晶粒外部的塑性变形非常不均匀。 通过对滑移系上的剪应变进行分析表明由于各晶粒的取向不同和晶粒间的取向差的差异，不同晶粒的滑移系开动情况差别很大；在同一晶粒内部，由于需要协调相邻晶粒的应变情况，因此滑移系开动的程度也不完全相同。建立了适用
TA15钛合金高温变形行为研究 TA15钛合金的名义成分为Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V，属于高Al当量的近α型钛合金。该合金既具有α型钛合金良好的热强性和可焊性，又具有接近于α+β型钛合金的工艺塑性，是一种综合性能优良的钛合金，被广泛用于制造高性能飞机的重要构件。对金属热态加工过程进行数值模拟，需要确定材料对热力参数的动态响应特征，即材料的流动应力与热力参数之间的本构关系，这对锻造工艺的合理制定，锻件组织的控制以及成型设备吨位的确定具有科学和实际的指导意义。 中国船舶重工集团公司725所的科研人员以TA15合金的热模拟压缩试验为基础，研究了变形工艺参数对TA15合金高温变形时流动应力的影响，这些研究对制定合理的TA15合金锻造热加工工艺，有效控制产品的性能、提高产品质量提供了借鉴。 热模拟压缩试验所用材料为轧制态Φ55mmTA15合金棒材，相变点为995±5℃，将该棒料切割加工成Φ8mm×12mm的小棒料进行试验。研究结果表明：（1）TA15合金在高温变形过程中，流动应力首先随应变的增大而增加，达到峰值后再下降，最后趋于稳定值。同一应变速率下，随着变形温度的升高，合金的流动应力降低；同一变形温度下，随着应变速率的减小，合金的流动应力减小。（2）TA15合金属于热敏感型和应变速率敏感型材料。应变速率较小时，变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较小；应变速率较大时，变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较大。变形温度较低时，应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较大；变形温度较高时，应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较小。（3）建立了TA15合金高温变形时的流动应力本构方程，经显著性检验和相关系数检验，证明所建立的方程具有较好的曲线拟合特性，方程的计算值与实验数据吻合较好。
各种耐热钢不锈钢的特性和用途 钢号特性用途 奥氏体钢 301 17Cr-7Ni-低碳 与304钢相比，Cr、Ni含量少，冷加工时抗拉强度 和硬度增高，无磁性，但冷加工后有磁性。 列车、航空器、传送带、 车辆、螺栓、螺母、弹 簧、筛网301L 17Cr-7Ni-0.1N-低 碳 是在301钢基础上，降低C含量，改善焊口的抗晶 界腐蚀性；通过添加N元素来弥补含C量降低引起 的强度不足，保证钢的强度。 铁道车辆构架及外部 装饰材料 304 18Cr-8Ni 作为一种用途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热 性，低温强度和机械特性；冲压、弯曲等热加工性 好，无热处理硬化现象（无磁性，使用温度 -196℃~800℃）。 家庭用品（1、2类餐具、 橱柜、室内管线、热水 器、锅炉、浴缸），汽 车配件（风挡雨刷、消 声器、模制品），医疗 器具，建材，化学，食 品工业，农业，船舶部 件 304L 18Cr-8Ni-低碳 作为低C的304钢，在一般状态下，其耐蚀性与304 刚相似，但在焊接后或者消除应力后，其抗晶界腐 蚀能力优秀；在未进行热处理的情况下，亦能保持 良好的耐蚀性，使用温度-196℃~800℃。 应用于抗晶界腐蚀性 要求高的化学、煤炭、 石油产业的野外露天 机器，建材耐热零件及 热处理有困难的零件304Cu 13Cr-7.7Ni-2Cu 因添加Cu其成型性，特别是拔丝性和抗时效裂纹 性好，故可进行复杂形状的产品成形；其耐腐蚀性 与304相同。 保温瓶、厨房洗涤槽、 锅、壶、保温饭盒、门 把手、纺织加工机器。 304N1 18Cr-8Ni-N 在304钢的基础上，减少了S、Mn含量，添加N元 素，防止塑性降低，提高强度，减少钢材厚度。 构件、路灯、贮水罐、 水管 304N2 18Cr-8Ni-N 与304相比，添加了N、Nb，为结构件用的高强度 钢。 构件、路灯、贮水罐 316 18Cr-12Ni-2.5Mo 因添加Mo，故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强 度特别好，可在苛酷的条件下使用；加工硬化性优 （无磁性）。 海水里用设备、化学、 染料、造纸、草酸、肥 料等生产设备；照像、 食品工业、沿海地区设 施、绳索、CD杆、螺 栓、螺母316L 18Cr-12Ni-2.5Mo 低碳 作为316钢种的低C系列，除与316钢有相同的特性 外，其抗晶界腐蚀性优。 316钢的用途中，对抗 晶界腐蚀性有特别要 求的产品。 321 18Cr-9Ni-Ti 在304钢中添加Ti元素来防止晶界腐蚀；适合于在 430℃-900℃温度下使用。 航空器、排气管、锅炉 汽包 铁素 409L 11.3Cr-0.17Ti-低 C、N 因添加了Ti元素，故其高温耐蚀性及高温强度较 好。 汽车排气管、热交换 机、集装箱等在焊接后 不热处理的产品。
分子结构特征 耐热聚乙烯属于中密度聚乙烯，英文名称缩写为PE-RT（Polyethylene with Rai sed Temperature resistance），它是由乙烯单体和1-辛烯单体共聚而成的，很显然 辛烯与乙烯单体共聚时具有能形成较长支链的烯类单体，支链上含有六个碳原子（C）， 其聚合反应如下： nCH2==CH2+mCH2==CH-茂金属 催化剂 一个和几个共聚单元上带有的6C长支链，使得这种半结晶材料的结晶也有足够的“链段”数目，分子链之间无需引入活性交联分子，晶格间支链化程度非常高。分子链 之间以及长支链之间互相无序缠绕，形成了“立体网状结构”，这种特殊结构的形成使 材料的力学性能及抵抗外应力作用的蠕变性能大大提高，提高了其热稳定性、长期静液 压强度、抗慢速裂纹增长（SCG）和快速裂纹扩张（RCP）性能。 PE-RT与非耐热聚乙烯 通过分子设计技术，并采用茂金属催化剂的新型合成工艺是合成PE80级以上承压管道材料的先进工业技术特征之一。PE-RT也属于PE80级，其工作温度范围可提高到8 0℃以上，并能保证50年的使用寿命，当然其必须通过国际权威独立试验室进行认证的， 满足德国标准DIN 4721和DIN16883的要求。PE-RT耐热性的提高主要得益于所用的共 聚单体是1-辛烯而不是1-丁烯、1-己烯等，这样优化了支链的密度和微观晶体结构， 达到了与交联聚乙烯同样的耐温性能。 E-RT成型加工特性 PE-RT属中密度聚乙烯，作为耐热聚乙烯，它在生产加工过程中无需交联，克服了交联聚乙烯生产工艺的复杂性、交联度控制不稳定性，使得整个管材绝对的均质，质量 稳定。但PE-RT的加工温度范围不是很宽，其熔体温度一般控制在190℃左右，管材生 产时若温度过高，其熔体强度低，会影响其成型的稳定性。管件的注塑成型一样应采取
钛合金表面处理 引言 钛在高温下易于与空气中的O、H、N等元素及包埋料中的Si、Al、Mg等元素发生反应，在铸件表面形成表面污染层，使其优良的理化性能变差，硬度增加、塑性、弹性降低，脆性增加。 钛的密度小，故钛液流动时惯性小，熔钛流动性差致使铸流率低。铸造温度与铸型温差(300℃)较大，冷却快，铸造在保护性气氛中进行，钛铸件表面和内部难免有气孔等缺陷出现，对铸件的质量影响很大。 因此，钛铸件的表面处理与其它牙用合金相比显得更为重要，由于钛的独特的理化性能，如导热系数小、表面硬度、及弹性模量低，粘性大，电导率低、易氧化等，这对钛的表面处理带来了很大的难度，采用常规的表面处理方法很难达到理想的效果。必须采用特殊的加工方法和操作手段。 铸件的后期表面处理不仅是为了得到平滑光亮的表面，减少食物及菌斑等的积聚和粘附，维持患者的正常的口腔微生态的平衡，同时也增加了义齿的美感；更重要的是通过这些表面处理和改性过程，改善铸件的表面性状和适合性，提高义齿的耐磨、耐蚀和抗应力疲劳等理化特性。 一、表面反应层的去除 表面反应层是影响钛铸件理化性能的主要因素，在钛铸件研磨抛光前，必须达到完全去除表面污染层，才能达到满意的抛光效果。通过喷砂后酸洗的方法可完全去除钛的表面反应层。 1. 喷砂：钛铸件的喷砂处理一般选用白刚玉粗喷较好，喷砂的压力要比非贵金属者较小，一般控制在0.45Mpa以下。因为，喷射压力过大时, 砂粒冲击钛表面产生激烈火花，温度升高可与钛表面发生反应,形成二次污染，影响表面质量。时间为15~30秒，仅去除铸件表面的粘砂、表面烧结层和部分和氧化层即可。其余的表面反应层结构宜采用化学酸洗的方法快速去除。 2. 酸洗：酸洗能够快速完全去除表面反应层，而表面不会产生其他元素的污染。HF—HCl系和HF—HNO3系酸洗液都可用于钛的酸洗，但 HF—HCl系酸洗液吸氢量较大，而HF—HNO3系酸洗液吸氢量小，可控制HNO3的浓度减少吸氢，并可对表面进行光亮处理，一般HF的浓度在3%~5 %左右，HNO3的浓度在15%~30%左右为宜。 二、铸造缺陷的处理 内部气孔和缩孔内部缺陷：可等热静压技术(hot isostatic pressing)去除, 但
耐高温水泥的概念,顾名思义,就是可以耐高温的水泥.它的种类很多: 高铝水泥 铝酸盐系列耐高温水泥 N型超早强铝酸盐水泥 纯铝酸钙水泥 磷酸盐系列耐高温胶凝材料 特点：耐高温，耐腐蚀 组成：主要为铝酸盐系列，另外还有磷酸盐系列 用途：窑炉内衬（电力、石化、冶金、建材） 一、高铝水泥 凡以铝酸钙为主，氧化铝含量约50%的熟料，磨制的水硬性胶凝材料，称为高铝水泥。1、定义：高铝水泥（以前称矾土水泥）是以铝矾土和石灰为原料，按一定比例配制，经煅烧、磨细所制得的一种以铝酸盐为主要矿物成分的水硬性胶凝材料，又称铝酸盐水泥。 2、品质指标 （1）.标号 高铝水泥的标号系按本标准规定的强度检验方法测得的3天抗压强度表示，分为425、525、625和725四个标号。(根据GB201-2000要求，高铝水泥标准修订为铝酸盐水泥标准，铝酸盐水泥以铝含量为划分标准，其中CA50系列取消原标号，设立了按照3天强度细分的如A600,A700,A900 等品种） （2）细度 0．088毫米方孔筛筛余不得超过10% 注：水泥细度允许用比表面积来代替，按GB 207-63《水泥比表面积测定方法》测定不得小于2400厘米2/克，如有争议，以筛析法为准。 （3）凝结时间 初凝不得早于40分钟，终凝不得迟于10小时。 （4）强度 各龄期强度不得低于下表数值。 ━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━━ | 水泥标号| 抗压强度，公斤/厘米2 │抗压强度，公斤/厘米2 ├─────- ┬──────┼──────┬─────── │1天│ 3 天│ 1 天│ 3 天 | ────────┼──────┼──────┼──────┼─────── 425 │ 360 │ 425 │40 │ 45 ────────┼──────┼──────┼──────┼─────── 525 │ 460 │ 525 │50 | 55 ────────┼──────┼──────┼──────┼───────
高温合金的成分设计 定义（一笔带过）---特性---高温性能要求----成分设计 成分设计我们先对高温合金分类（Co基高温合金、Ni基高温合金、Fe基之类的）-----每一类里面进行成分设计，改了成分之后性能就会随之发生变化（体现在为微观组织和宏观应用） 可以着重看5.6节的P26，P32~33，P37~42，P47~50 3.4节的P3，P12，P22，P33，P48 1.2节的P4，P29，P41~44 高温合金定义： 是指以铁、钴、镍等金属为基体，能在600℃以上高温、较大复杂应力条件下适应不同环境短时或长时使用的金属材料。 以Ni（1450℃）、Co（1480℃）、Mo（2620℃）等高熔点金属为基体，加入其它元素构成的在高温下使用的金属材料。 （两句话糅合起来） 性能： 具有较高的高温强度、塑性；良好的抗氧化、抗热腐蚀性能；良好的热疲劳性能和断裂韧性；良好的组织稳定性和使用可靠性。 主要特点 1.高温强度高：镍基高温合金中的强化相数量可高达60~70vol.%，强化效果显著。 2.组织稳定性高：FCC基体，不易产生有害相，数量大且与基体共格性好，性能对尺寸的影响不敏感。 3.合金化程度高：含有Cr、Co、Mo、W、B、Zr、Ta、V、Al、Ti等十多种元素，起固溶强化、第二相强化、晶界强化等综合强化作用。 4.耐蚀性好：耐中性、酸性、碱性、氧化及还原介质的的腐蚀，耐高温腐蚀和氧化。 5.铸造镍基高温合金可进一步提高合金化程度，从而具有更高的高温强度，其使用温度已接近1100℃。 高温性能要求：高温合金工作在600~1200℃，高温性能要求：高温下的力学性能、高温下的抗腐蚀性能；高温下的力学性能包括蠕变、持久强度、热疲劳、松弛； 思路：提高抗氧化、硫化、氮化、碳化、热腐蚀性，可采用在合金中加入其它元素，或在合金表面涂层的方法。 如在合金的表面渗铝、渗硅或铬铝、铬硅共渗，陶瓷涂层等。 成分设计以提高性能： 结构强化——固溶强化 加入其它元素，如不同原子尺寸的元素Co、W、Mo等，引起基体金属的点阵畸变；W、
高温钛合金性能要求 请帮忙推荐满足以下条件的高温钛合金，可以是一种合金同时满足4个温度条件的使用，也可是每个温度条件使用不同的合金。 性能要求如下： （1）常温塑性≥5%。 （2）高温性能 分别在550℃、600℃、650℃、700℃下满足σb≥520MPa，σ0.2≥420 MPa。 （3）持久性能 应力为450 MPa，分别在550℃、600℃、650℃、700℃下保持0.5h/1h/2h 不断。 （4）蠕变性能 应力为450 MPa，分别在550℃、600℃、650℃、700℃下， 保持0.5h，残余变形量≤1.6%； 保持1h，残余变形量≤3%； 保持2h，残余变形量≤5%。 一、目前已有的高温钛合金 （1）名义成分
600℃高温钛合金的室温力学性能 600℃高温钛合金的高温力学性能（600℃） 600℃高温钛合金的蠕变性能（600℃） 600℃高温钛合金Ti-600合金的持久性能（φ14mm棒材） 600℃高温钛合金Ti-600热稳定性能（φ14mm棒材）
550℃高温钛合金的力学性能 * 540℃，300MPa，100h应力热暴露后室温拉伸性能； ** 试验条件：540℃，300MPa，100h，ε≤0.1%。 *** TTi-53311S合金550℃，100h，302.1MPa蠕变残余变形，0.186% 二、现状 （1）应用现状 Ti-1100合金是在Ti-6242S合金成分的基础上，通过调整A1、Sn、Mo和Si元素的含量，Ti-1100合金已用于制造莱康明公司T55—712改型发动机的高压压气机轮盘和低压涡轮叶片等零件。 IMI829合金已用于RB211-535E4发动机的高压压气机，取代了RB211-535C上的镍基合金材料。IMI834合金已在多种发动机上得到了试验和应用，如波音777飞机选用的民用大型发动机Trent700（湍达）的高压压气机的所有轮盘、鼓筒及后轴，EJ200发动机的高压压气机转子也采用了IMI834合金。IMI834也正用于普惠公司的PW350发动机上。 俄罗斯推荐BT25Y用于航空发动机高压压气机450～550℃下使用的轮盘和转子叶片，推荐BT18Y用于550～600℃下使用的轮盘。BT36还没获得应用。 我国550℃下获得应用的钛合金有Ti-53311S（西北院），7715D（上钢），两合金均用于航天发动机；Ti-55（金属所）已在试车阶段（航空），Ti-633G（西北院）没获得应用。600℃的钛合金均在试验室研究阶段。 （2）未来发展 目前，现有钛合金的使用温度已基本达到其上限，600℃以上使用环境下，一是改变现有合金设计理念，重新设计合金；二是考虑使用镍基高温合金、Ti-Al金属间化合物。 Ti-Al金属间化合物有以α2为基的Ti3Al和以γ为基的TiAl，据称，Ti3Al基金属间化合物的使用温度在650℃以上，TiAl基金属间化合物的正常使用温度为700℃，短时可用到900℃。但Ti-Al金属间化
GH3039 镍基变形高温合金资料 中国牌号：GH3039/GH39 俄罗斯牌号：ЭИ602/XH75MБГЮ 一、GH3039概述 GH3039为单相奥氏体型固溶强化合金，在800℃以下具有中等的热强性和良好的热疲劳性能，1000℃以下抗氧化性能良好。长期使用组织稳定，还具有良好的冷成形性和焊接性能。适宜于850℃以下长期使用的航空发动机燃烧室和加力燃烧室零部件。该合金可以生产板材、棒材、丝材、管材和锻件。 1.1 GH3039 材料牌号 GH3039(GH39) 1.2 GH3039 相近牌号ЭИ602，ХН75МБГЮ(俄罗斯） 1.3 GH3039 材料的技术标准 1.4 GH3039 化学成分见表1-1。 表 1-1%
注：1.合金中允许有Ce存在。 2.合金中ω(Cu)=0.20%。 1.5 GH3039 热处理制度热轧及冷轧板材和带材固溶处理：1050～1090℃，空冷。棒材及管材固溶处理：1050～1080℃，空冷或水冷。 1.6 GH3039 品种规格和供应状态可以供应各种规格的热轧板、冷轧板、带材、棒材、丝材、管材、和锻件。板材、带材和管材固溶处理和酸洗后交货。丝材于冷加工状态或固溶状态供应棒材不热处理交货。 1.7GH3039 熔炼和铸造工艺合金采用电弧炉熔炼、电弧炉或非真空感应炉加电渣重熔或真空电弧重熔以及真空感应炉加电渣或真空电弧重熔工艺。 1.8GH3039 应用概况与特殊要求用该合金材制作的航空 发动机燃烧室及加力燃烧室零部件，经过长期的生产和使用考验，使用性能良好。 二、GH3039 物理及化学性能 2.1 GH3039 热性能 2.1.1 GH3039 热导率见表2-1。 表 2-1[1]
耐高温工程塑料特性 耐高温工程塑料是一类由于它本身的特殊结构，从而在高温条件下，仍能保持它自已具有较高机械性能的塑料；一般有如下几类：PPO PPS PSF 改性PSF 聚芳砜聚芳脂。这类材料中，它们的结构中都有一个高刚性的苯环，同时又具有难氧化的氧基，硫基，砜基，这种组合，附于它们耐高温和高刚性。 PPO 简称 PPO 俗称 学名聚苯醚 英文名polyphenylene oxide 本色 PPO是一种琥珀色透明材料，比重与水相近，为1.06。 燃烧特征：难燃，离火后熄灭，火焰呈浓浓黑烟，塑料熔融时发出花果臭。 优点PPO最大的优点是：具有热塑料性塑料中最高的玻璃化温度210℃，因此，它的耐高温性能是非常高的； PPO具有高温下沸水蒸煮的能力，不变形，不分解。 PPO硬而韧，抗蠕变性能高。它的表面硬度比PA POM PC 高，蠕变性比这三种材料低；在较低的温度下-135℃下仍具有很好的延伸性；尺寸稳定 PPO可以金属化处理，即可以电度或真空镀膜 PPO的介电性能优良，在很宽的频率，温度，湿度下，都能保持恒定。 缺点： PPO在有机溶剂的情况下，会出现应力开裂 PPO不耐气候，易受阳光的照射下变色。 PPO流动性差，难加工 用途由于以上的优点，PPO最适用于在潮湿的而有载荷的情况下，即需要优良的介电性能，又要有较高的机械性能，并且尺寸稳定的场合：如调谐片，微波绝缘等 水处理设备，水蒸馏设备，水泵的零件 耐蒸煮器材，如：医疗器械，食品材料 高刚度，高强度的电器外壳及其它零件 它是比PC更高级的外壳材料 注塑性能：： PPO是结晶性塑料，有明显的熔点，217℃时熔化，但它的粘度大，难以有效的流动，360℃时就分解；一般加工温度为280℃--340℃；PPO吸水，在有水分的情况下，能引起分解，需要烘干，可以用140℃烘干2-4小时即可 另外，NORYL是PPO的改性产品，与PPO相比，它的机械性能下降很多，但也可以与PC 相比，可以代替 PPS 简称 PPS 俗称 学名聚苯硫醚 英文名polyphenylene sulfide 本色 PPS本色是一种白色材料，它结晶度高，硬而脆，热稳定性优良，可呈热固性塑料的
高温合金材料的金属间化合物 (Inter-metallic compound phase of super-alloy) 过渡族金属元素之间形成的化合物。按晶体结构可分两类，一类称几何密排相(GCP相)，另一类称拓扑密排相(TCP相)。 1.几何密排相为有序结构，高温合金中常见的有如下几种相: γ’相 化学式是Ni3A1，是Cu3Au型面心立方有序结构。铁基高温合金中γ’与γ 基体的点阵错配度一般较小，镍基高温合金中错配度在0.05％～1％之间，随着使用温度升高，错配度减小。由于γ’与γ基体的结构相似，所以γ’相在时效析出时具有弥散均匀形核、共格、质点细而间距小、相界面能低而稳定性高等特点。 γ’相本身具有较高的强度并且在一定温度范围内随温度上升而提高，同时具有一定的塑性。这些基本特点使γ’相成为高温合金最主要的强化相。时效析出的γ’相常为方形和球形，个别情况呈片状和胞状，主要取决于析出温度和点阵错配度。错配度较小或析出温度较低时易成球形，错配度大或析出温度高时易成方形，错配度很大而析出温度又较低时可成为片状和胞状。高温时效时，γ’相不仅在晶内弥散析出，还可以在晶界析出链状的方形γ’相。在长期时效和使用过程中，γ’相会聚集长大。 铸态的一次(γ+γ’)共晶呈花朵状。γ’相中可以溶入合金元素，钴可以置换镍，钛、钒；铌可以置换铝；而铁、铬、钼可置换镍也可置换铝。γ相中含铌、钽、钨等难熔元素增加，γ’相的强度也增加。当合金中γ’相含量较少时，γ相尺寸大小对强度的影响十分敏感，通常0.1～0.5／xm比较合适。当了’相数量达40％以上时，γ’相尺寸大小对合金强度的影响就不大敏感了，允许有大尺寸的γ’相存在。 η相 化学式Ni3Ti为密排六方有序相，其组成较固定，不易固溶其他元素. η相可以直接从γ基体中析出，也可以由高钛低铝(Ti/Al≥2．5)合金中亚稳定的Ni3(Al，Ti)相转变而成。η相的金相形态有两种，一种是晶界胞状，另一种为晶内片状或
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》
各种橡胶密封圈的耐高温范围 HNBR氢化丁氰橡胶密封圈 具有极佳的抗腐蚀、抗撕裂和抗压缩变形特性，耐臭氧、耐阳光、耐油性、耐天候性较好。比丁氰橡胶有更佳的抗磨性。适用于洗涤机械、汽车发动机系统及使用新型环保冷媒R134a 的制冷系统中。不建议使用于醇类、酯类或是芳香族的溶液中。一般使用温度范围为-40℃~150℃。 CR氯丁橡胶密封圈 耐阳光、耐天候性能特别好。不怕二氯二氟甲烷和氨等制冷剂，耐稀酸、耐硅脂系润滑油，但在苯胺点低的矿物油中膨胀量大。在低温时易结晶、硬化。适用于各种接触大气、阳光、臭氧的环境及各种耐燃、耐化学腐蚀的密封环节。不建议使用于强酸、硝基烃、酯类、氯仿及酮类的化学物之中。一般使用温度范围为-55℃~120℃。 NBR丁氰橡胶密封圈 适合与石油系液压油、甘醇系液压油、二酯系润滑油、汽油、水、硅润滑脂、硅油等介质中使用。是目前用途最广、成本最低的橡胶密封件。不适用于极性溶剂之中，例如酮类、臭氧、硝基烃、MEK和氯仿。一般使用温度范围为-40℃~120℃。 VITON氟素橡胶密封圈 耐高温性优于硅橡胶，有极佳的耐候性、耐臭氧性和耐化学性，耐寒性则不良。对于大部分油品及溶剂都具有抵抗能力，尤其是酸类、脂族烃及动植物油。适用于柴油发动机、燃料系统及化工厂的密封需求。不建议使用于酮类、低分子量的酯类及含硝的混合物。一般使用温度范围为-20℃~220℃。 SIL硅橡胶密封圈 具有极佳的耐热、耐寒、耐臭氧、耐大气老化性能。有很好的绝缘性能。但抗拉强度较一般橡胶差且不具耐油性。适用于家用电器如电热水器、电熨斗、微波炉等。还适用于各种与人体有接触的用品，如水壶、饮水机等。不建议使用于大部分浓缩溶剂、油品、浓酸和氢氧化钠中。一般使用温度范围为-55℃~250℃。 EPDM三元乙丙橡胶密封圈 具有很好的耐候性、耐臭氧性、耐水性及耐化学性。可用于醇类及酮类，还可用于高温水蒸气环境之密封。适用于卫浴设备、汽车散热器及汽车刹车系统中。不建议用于食品用途或是暴露于矿物油之中。一般使用温度范围为-55℃~150℃。 FLS氟硅橡胶密封圈 其性能兼有氟素橡胶及硅橡胶的优点，耐油、耐溶剂、耐燃料油及耐高低温性均佳。能抵抗含氧的化合物、含芳香烃的溶剂及含氯的溶剂的侵蚀。一般用于航空、航天及军事用途。不建议暴露于酮类及刹车油中。一般使用温度范围为-50℃~200℃。
耐热钢的使用温度和特性[关闭] 各钢种最高使用温度及特性、用途举例 牌号（原牌号）最高使 用温 度℃ 特性及用途举例 ZG40Cr9Si2 800 高温强度低，抗氧化最高至800℃，长期工作的受载件的工作温度低于700℃，用户坩埚、炉门、底板等构件 ZG30Cr18Mn12Si2N 950 高温强度和抗疲劳性较好，用于炉罐、炉底板、料筐、传送带导轨、支承架吊架等炉用构件 ZG35Cr24Ni7SiN 1100 抗氧化性好，用于炉罐。通凤机叶片，热滑轨、炉底板、玻璃、水泥窑以及陶瓷窑构件 ZG20Cr26Ni5 (ZG3Cr26Ni5) 1050 承载情况下使用温度可达650℃，轻负荷时可达1050℃—870℃之间易析出σ相，可用于矿石焙烧炉，也可用于不需要高温强度的高硫环境下工作炉用构件 ZG30Cr20Ni10 (ZG3Cr20Ni10) 900 基本不形成σ相，可用于炼油厂加热炉、水泥干燥窑矿石焙烧炉和热处理炉构件 ZG35Cr26Ni12 1100 高温强度高，抗氧化性能好。在规格范围内调整其成分，可使组织内含有一些铁素体，也可为单相奥氏体。能广泛地用于多种炉子结构，但不宜用于温度急变的场合 ZG35Cr28Ni16 1150 高温强度高抗氧化性能。用途同ZG40Cr25Ni20 ZG40Cr25Ni20 (ZG4Cr25Ni20) 1150 具有较高地的蠕变和持久强度，抗高温气体腐蚀能力强，常用作炉矿，辐射管，钢坯滑板，热处理炉炉矿，管支架，制氢转化管，乙烯裂介管 ZG40Cr30Ni20 (ZG4Cr30Ni20) 1150 在高温含硫气体中耐腐蚀性好，用于气体分离装置、焙烧炉衬板 ZG35Ni24Cr18Si2 1100 用于加热炉传送带、螺杆、紧固件等高温承载件 ZG30Cr35Ni15 (ZG3Cr35Ni15) 1150 抗热疲劳性好，用于渗碳炉构件、热处理炉板、导轨、轮子、蒸馏器、辐射管、玻璃扎昆、搪瓷窑构件以及周期加热的紧固件 ZG45Ni35Cr26 1150 抗氧化及抗渗碳性好，高温强度高，用于乙烯裂介管、辐射管、弯管、接头、管支架、炉昆以及热处理用夹具等 ZG40Cr22Ni4N (ZG4Cr22Ni4N) ——用于1000℃以上炉用件ZG30Cr25Ni20 (ZG3Cr25Ni20) ——用于1000℃以上炉用件ZG20Cr20Mn9Ni2SiN (ZG20Cr20Mn9Ni2Si2N) ——用于连铸机吊架等 ZG08Cr18Ni12Mo2Ti (ZG0Cr18Ni12Mo2Ti) ——用于连铸机另件
高温合金金相检验 王元瑞（上海材料研究所检测中心，200437） 一、高温合金低倍检验 1.低倍试样的切取与制备 1.1试样的数量及截取部位按相应技术条件中规定执行。 1.2横向试样厚度约20~30mm。 1.3纵向试样长度约55±5mm，试验面应通过轴向中心。 1.4试样经砂轮磨平后，用砂纸或磨盘磨光，最理想进行抛光，试片洗涤干净后吹干。 1.5板材试样沿纵向磨制。 2.试样侵蚀 2.1棒材、板坯、铸锭横向试样，能反映低倍组织及缺陷的，可采用下面浸蚀剂侵蚀。 a）盐酸500ml、硫酸35ml、硫酸铜150g b）盐酸1000ml、水1000ml、硫酸100ml、重铬酸钾50g c）盐酸3份、硝酸1份 2.2 棒材纵向低倍组织可选用盐酸500ml、硫酸35ml、硫酸铜150g 3.侵蚀操作 3.1一般试样侵蚀在室温下进行，将试面向上浸入侵蚀剂中进行观察。 3.2浸蚀时间以清晰显示低倍组织及缺陷为准，时间约5～30min。 3.3 浸蚀后立即取出，用水冲洗并将试面上的浸蚀产物刷洗干净，必要时可采用约10%过硫酸铵水溶液洗涤，然后用水冲干净并用酒精清洗，后用吹风机吹干。 二、高温合金高倍检验 1.试样的选取与制备 1.1试样的数量及切取部位按相应技术条件规定进行。 1.2试样采用冷切或热切方法,热切须刨去热影响区，棒材厚度约10~15mm，板材试片为20~30mm。 1.3按相应的技术条件规定热处理后加工试片。 1.4试棒＜32mm时，试面中心线通过轴线沿纵向切取试棒1/2；试棒＞32mm时，沿纵向切取试棒1/4。 1.5板材沿纵向磨制。 由于这些材料基体多数是奥氏体型，质地较软，磨抛过程中试面容易滑移变形，制样时要十分 仔细，最好采用水砂纸，用力不要过猛，最后几道要轻磨，磨光后应进行清洗。 2.试样抛光和组织显示 抛光时选用磨削能力大的磨料（如钻石抛光膏或氧化铝等），抛光时间不宜过长。为消除变形层和
技术应用 Technical application ·93· 中国高新科技 2019年第39期 高温钛合金的特性及其在航空发动机中的应用 0 引言 钛合金具有耐腐蚀性好、密度低、强度高、耐热性高等诸多优点，高温钛合金指一般长时间使用温度高于400℃的钛合金，相较普通钛合金具有更好的比强度、高温蠕变抗力、疲劳强度、持久强度和组织稳定性。由于航空发动机中的零部件处于高温、高压、高转速的极端环境中，因而要求材料具有耐高温、重量轻及抗蠕变能力强等特点。高温钛合金凭借其优异的材料力学特性可以很好地满足航空发动机的这些要求，并且可以很好地提高发动机的推重比及燃油效率。随着航空发动机高推重比的要求越来越高，其内部的工作温度和压强越来越高，对高温钛合金特性提出了更加严苛的要求。目前工程上应用比较成熟的钛合金，比如英国的IMI834钛合金，最高使用温度已经达到600℃左右。目前高温钛合金的使用已经成为衡量航空发动机先进程度的指标之一。本文重点阐述了高温钛合金的高温力学性能及其在航空发动机上的应用，并对我国如何发展高温钛合金提供一些思路。 1 高温钛合金的特性 1.1 高温钛合金的氧化行为 由于航空发动机是在高温下工作的，其中的高温钛合金部件会承受氧化腐蚀的作用，钛合金的高温力学性能也受其抗氧化腐蚀能力的制约。钛合金的氧化会在其表面形成一层氧化膜，使得金属内部与外界环境隔离，性质较稳定，不会被进一步氧化，但随着温度的升高，表面氧化膜的循环层状剥落。钛合金在高温应用时由于受到氧化腐蚀作用的影响，其高温力学性能会有所下降。李旭升等总结了使用温度在500℃~750℃的高温钛合金的氧化行为，研究表明温度对高温钛合金的氧化速率有很大的影响，在氧化初期氧化增重呈直线型变化，随着氧化层的增重，化学反应速率减小，呈抛物线形增重，并且氧化膜的组成除TiO 2外还有Al2O 3。曾尚武等研究了TC4钛合金的高温氧化行为，研究发现TC4在650℃的氧化膜中能够在循环氧化时保持完整，但在更高温度时可能会开裂和剥落。目前有多种提高高温钛合金抗氧化能力的方法，如在纯钛加入其他合 金元素，制成多种新型钛合金。如加入铝元素，形成一层致密的氧化膜，保护钛合金免受氧化腐蚀，从而提高钛合金的高温抗氧化能力，此外，硅元素及铬元素同样可以形成氧化膜。然而过度的合金化也会影响材料的物理性质，在提高高温钛合金抗氧化能力的同时，高温钛合金的其他高温力学性能可能也会受到影响，使其无法很好地应用在航空发动机中，因此如何合理地添加合金元素还需要继续进行研究。另外一种方法是在钛合金表面填涂具有抗高温氧化的材料，比如通过在TC4高温钛合金表面进行渗铝的形式可以很好地提高其高温抗氧化能力，此外还有预氧化等方法也可以提高抗氧化能力。但目前每种方法都有一定的局限性，需要综合运用多种抗氧化措施来保证高温钛合金的高温力学性能。 1.2 高温钛合金的疲劳特性 在航空发动机中结构或零件承受的主要是交变载荷，疲劳失效是主要的失效模式。张亚娟等通过试验研究了Ti-6Al-4V钛合金的疲劳裂纹扩展特性，研究表明随着应