GH1140合金的应用-渊钢.上海

高温合金按化学成分分类，可以分为铁基、镍基和钴基高温合金三大类。铁基合金以Fe-Ni-Cr 三元系为基体，镍基合金以Ni-Cr二元系为基体，钴基合金以Co-Ni-Cr三元系为基体，并分别加入大量的固溶强化、沉淀强化和晶界强韧化元素，使合金实现强化与韧化，保证合金在高温、应力和腐蚀环境条件的共同作用下具有优异的力学性能、物理性能和化学性能。

铁基高温合金由于中温力学性能良好，热加工性能可佳，价格也便宜，广泛用作650 ~750℃以下使用的不同类型航空发动机和燃气轮机的涡轮盘等零件;镍基高温合金由于高温力学性能良好，组织稳定性高，不易形成TCP相，广泛用于制作800℃以上高温使用的涡轮叶片等零件;钴基高温合金由于熔点高，抗氧化耐腐蚀性能优异，持久曲线(L--M曲线)平缓，抗热疲劳性能和焊接性能良好，尽管它的价格昂贵，但至今在西方国家仍广泛用作航空发动机和燃气轮机的涡轮导向叶片等零件。我国也试制了几种钴基高温合金。

铁基高温合金除y'和"相不稳定外，还由于含有较多的W、Mo和Cr,造成组织不稳定，在标准热处理状态或工作温度长期时效就可能形成o相、Laves 相或u相等TCP相，我国生产的铁基高温合金几乎都有形成TCP相的倾向。在标准热处理状态形成Laves 相的有GH2132、GH2696、GH2130、GH2038和 GH2907合金，形成y相的有GH2302和GH2150合金。在700~900℃长期时效形成Laves相的有GH2761,GH2135、GH2901、GH1131、GH1015、GH1016和 GH1039，形成a相的有K213、GH1035和GH2035A，同时形成o和Laves 相的有GH1140'2]3]。当这些相呈颗粒状分布于晶界和晶内，而且数量很少，对力学性能影响不明显，如果呈片状大量析出，往往引起力学性能严重降低，特别是使持久强度、塑性和拉伸塑性严重降低。所幸现有铁基高温合金在使用温度范围，TCP相都尚未造成力学性能严重恶化。

GH1140合金主要用于低推重比(<5)和低功重比(<3.5)航空发动机制造火焰筒,以代替镍基合金GH3030和GH3039。在两种涡轮喷气发动机WP6和WP6甲和一种涡轮风扇发动机以及两种涡轮螺桨发动机WJSAI和WJ6上制造火焰筒，正常批量生产。

火焰筒的寿命根椐使用条件不同而有很大差别，如在涡轮喷气发动机上，由于启动次数频繁，工作制度经常变换，每次开车时间又较短，因此火焰筒使用后故障较多，寿命较短，一般为几百小时。而在涡轮螺浆发动机上，每次启动后使用时间较长，发动机工作制度的变换也较少，因此火焰简使用后的故障较少，使用寿命也较长，一般为几千小时。与镍基合金相类似，铁基合金火焰筒在使用中经常出现的故障有烧伤、翘曲变形和裂纹等。这些故障的出现与火焰筒的结构和使用条件有密切关系，其中最主要的是筒壁工作温度和温度循环的次数。实践证明，火焰简具有良好的设计结构，是保证材料正常可靠工作的前提条件。

除火焰简外，用GH1140合金制造的零部件主要还有加力扩散器、加力简体、加力输油圈、飞机蒙皮等。

与镍基合金比较，GH1140合金也存在某些不足。如高温抗氧化性能稍差，在高温(如高于900℃)长期使用中容易出现烧伤故障，中温(500 ~ 600℃)疲劳强度稍低，对在中温下工作的一定结构形式的零件产生疲劳破坏的几率比镍基合金要大些;高温长期使用中的组织稳定性较差，容易引起材料性能的变化。合金的上述弱点可在使用时设法避开，并可在今后的材料应用研究中继续改进。

GH1140化学成分：

化学成分

碳C：≤0.05  铬Cr：19.5~23.5  镍Ni：38~46  铁Fe:余  锰Mn:≤1.00  硅Si:≤0.5

磷P:≤0.040,硫:S:≤0.03  铜Cu:1.5~3.0  钼Mo:2.5~3.0  氮N:0.6~1.2