高温合金性能概述
上海雄钢特种合金有限公司 （高温合金 180 耐蚀合金 1780 哈氏合金 8662）电 询
高温合金性能工艺应用概述；
高温合金是指由铬、钼、钴、镍、钛、钨、硼、铈、锆等元素组成，具有优异的高温抗氧化性、优异的耐热性、耐腐蚀性和抗疲劳性，良好的拉伸性和断裂韧性等综合性能，又被称为“超合金”，能在极端环境下长期工作的一类金属材料，主要用于制造航空、船舶和工业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。还用于制造航天器、火箭发动机、核反应堆、石化设备、煤炭转化等能源转换装置。
根据矩阵元素主要可以分为；
铁基高温合金、钴基高温合金、镍基高温合金和粉末冶金超级合金。
按照强化方法有；
固溶强化、沉淀硬化、氧化物弥散强化和纤维强化。
铁基高温合金的特点和应用领域；
铁基高温合金具有良好的强度和抗氧化性，能在高温高应力环境下工作。其主要应用领域包括航空航天、石油化工、电力等领域。高温合金在航空航天领域主要用于制造发动机叶片、燃烧室等部件，可以有效提高发动机的工作温度和热效率。
钴基高温合金的特点和应用领域；
钴基高温合金具有良好的高温强度和抗氧化性能，适合在高温和腐蚀环境中工作。钴基高温合金主要用于航空航天、核能和化学工业。在核能领域，钴基高温合金用于制造核燃料组件和核反应堆组件，可以承受高温和辐射的恶劣环境。
镍基高温合金的特点和应用领域；
镍基高温合金是最常用的一种高温合金，具有优异的耐热性和耐腐蚀性。镍基高温合金主要应用于航空航天、造船、石油化工等领域。在航空航天领域，镍基高温合金被广泛用于制造涡轮叶片、燃烧室等关键部件，能够提供稳定可靠的工作性能。
高温合金是一种在高温、剧烈机械应力、氧化和腐蚀环境中使用的合金。随着科技的发展，高温合金逐渐形成了六个相对完整的部分。
变形高温合金
变形高温合金是指一种可冷热变形，工作在-253 ~ 1320℃的合金，具有良好的力学性能、综合强韧性指标，以及较高的抗氧化性和耐腐蚀性。按其热处理工艺可分为固溶强化合金和时效强化合金。
固溶强化合金
使用温度范围为900 ~ 1300℃，最高抗氧化温度达到1320℃。比如GH128合金，室温抗拉强度850MPa，屈服强度350MPa；1000℃抗拉强度140MPa，延伸率85%，1000℃和30MPa应力下耐久寿命200小时，延伸率40%。固溶体合金通常用于制造航空和航天发动机的燃烧室和外壳。
时效强化合金
使用温度为-253 ~ 950℃，一般用于制造航空、航天发动机的涡轮盘和叶片。用于制造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。
铸造高温合金
铸造高温合金是指一种可以或只能用于铸造成形零件的高温合金。其主要特点是:
1.它的成分范围更广。因为不必考虑其变形性，所以合金的设计可以集中于优化其使用性能。例如，对于镍基高温合金，通过调整成分可以使γ'含量达到60%或更高，使合金在高达合金熔点85%的温度下仍能保持优异的性能。
2.它具有更广阔的应用领域。由于铸造方法的特殊优势，可以根据零件的使用需要，设计制造出近净形或无余量的任意复杂结构和形状的高温合金铸件。
根据铸造合金的使用温度，它们可分为以下三类:
第一类:用于-253 ~ 650℃的等轴铸造高温合金。这些合金在较宽的温度范围内具有良好的综合性能，特别是在低温下，能保持强度和塑性不变。如广泛应用于航空、航天发动机的K4169合金，650℃抗拉强度1000MPa，屈服强度850MPa，拉伸塑性15%。在650℃和620MPa应力下的耐久寿命为200小时。它已被用于制造航空发动机中的扩压器壳体和航空发动机中各种泵的复杂结构部件。
第二类:用于650 ~ 950℃的等轴铸造高温合金。这些合金在高温下具有高的机械性能和抗热腐蚀性能。例如，K419合金的抗拉强度大于700MPa，950℃时的拉伸塑性大于6%。950℃200小时的极限强度大于230MPa。这种合金适用于航空发动机涡轮叶片、导向叶片和整体铸造涡轮。
第三类:在950 ~ 1100℃使用的定向凝固柱状晶和单晶高温合金，在此温度范围内具有优异的综合性能、抗氧化性能和抗热腐蚀性能。例如，单晶合金DD402在1100℃和130MPa的应力下具有超过100小时的耐用寿命。这是我国使用的温度最高的涡轮叶片材料，适用于制造新型高性能发动机的第一级涡轮叶片。
粉末冶金高温合金
高温合金粉产品是由高温合金粉雾化、热等静压或热等静压后锻造的生产工艺制成。采用粉末冶金技术，粉末颗粒细小，冷却速度快，所以成分均匀，没有宏观偏析，而且晶粒细小，热加工性好，金属利用率高，成本低，特别是合金的屈服强度和疲劳性能大大提高。
FGH95粉末冶金高温合金，抗拉强度为1500MPa650℃时；在1034MPa应力下的持久寿命大于50小时，是650℃强度水平最高的一种圆盘状粉末冶金高温合金。粉末冶金高温合金能够满足高应力水平发动机的应用要求，是高推重比发动机涡轮盘、压气机盘、涡轮挡板等高温部件的首选材料。
氧化物弥散强化（ODS）合金
是采用独特的机械合金化(MA)工艺，超细的(小于50nm)在高温下具有超稳定的氧化物弥散强化相均匀地分散于合金基体中，而形成的一种特殊的高温合金。其合金强度在接近合金本身熔点的条件下仍可维持，具有优良的高温蠕变性能、优越的高温抗氧化性能、抗碳、硫腐蚀性能。
金属间化合物高温材料
金属间化合物高温材料是一类具有重要应用前景的轻质高温材料。近十年来，金属间化合物的基础研究、合金设计、工艺流程开发和应用研究已经成熟，特别是在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al体系的制备加工技术、增韧强化、力学性能和应用研究方面。
总之，随着科学技术的不断进步和应用要求的不断提高和人类对能源、工业的需求不断增长，在未来，相信这种材料必将拥有一个更广泛的应用和更广阔的发展前景，为各种重要领域提供更加安全、可靠、高效的解决方案。
