GH145合金在航空发动机中的应用
1. 概述
GH145合金是一种采用Y[Ni₃(Al、Ti、Nb)]相进行时效强化的镍基高温合金，在980℃以下表现出优异的耐腐蚀和抗氧化性能，在800℃以下具有较高强度，在540℃以下展现出出色的耐松弛性能。此外，该合金还具备良好的成形性能和焊接性能。主要应用于制造航空发动机以下800℃工作条件下要求高强度和耐腐蚀性的环形件、结构件和螺栓等零部件，以及540℃以下中等或较低应力条件下要求耐松弛性的平面弹簧和螺旋弹簧。它还适用于制造气轮机涡轮叶片等零部件。合金的品种包括板材、带材、棒材、锻件、环形件、丝材和管材等。
1.1 材料牌号：GH145
1.2 相近牌号：Inconel X-750（美国）、NiCr15Fe7TiAl（德国）、NCl5FeTNbA（法国）、ATGF（法公司）、NCF750（日本）。
1.3 材料的技术标准：
Q/3B 4088-1994 《GH145合金毛细管材》
Q/3B 4098-1995 《GH145合金丝材》
Q/3B 4198—1993 《GH145合金冷轧板材、带材》
1.4 化学成分（见表）：
1.5 热处理制度
板、带、管材供应状态的固溶热处理制度为980℃±15℃，空冷。材料及零件的中间热处理制度，可选择以下工艺：
退火：955～1010℃，水冷
焊接件焊接前退火：980℃，1小时
焊接件消除应力退火：900℃，保温2小时
消除应力退火：885℃±15℃，24小时，空冷
1.6 品种规格与供应状态
可供应各种规格的棒材、锻件、环形件、热轧板、冷轧板、带材、管材和丝材。
板材和带材通常经过热轧或冷轧、退火或固溶、酸洗抛光后供应。
棒材、锻件和环形件可以供应锻态或热轧状态；也可以在锻后经过固溶处理供应；棒材可以经过固溶后磨光或车光供应，在订单要求时也可以供应冷拉状态。
管材供应时进行固溶处理并清除氧化皮。
丝材可以供应固溶状态；对于直径或厚度小于6.35mm的丝材，可以进行50%～65%的冷拉变形；对于直径或边长大于6.35mm的丝材，可以进行不小于30%的冷拉变形；对于直径或边长不大于0.65mm的丝材，可以根据要求进行不小于15%的冷拉变形。
1.7 熔炼与铸造工艺
合金的制备采用电弧炉加真空自耗重熔、真空感应加电渣、电渣加真空自耗重熔或真空感应加真空自耗重熔工艺。
1.8 应用概况与特殊要求
GH145合金主要用于制造航空发动机工作温度在540℃以下的耐腐蚀的平面波形弹簧、周向螺旋弹簧、螺旋压簧、弹簧卡圈和密封圈等零部件。
2. 物理及化学性能
2.1 热性能
熔化温度范围：1395～1425℃。
2.2 密度
密度：p=8.25g/cm³
2.3 电性能
50℃时的电阻率：p=1.22×10⁻⁶Ω·m
4. 组织结构
4.1 相变温度
Y相开始析出温度约为600℃，析出峰约为800℃，900℃开始回溶，到970℃时几乎全部溶解。
4.2 时间-温度-组织转变曲线
4.3 合金组织结构
经标准热处理后，合金的组织由Y基体、Ti(C、N)、Nb(C、N)、M₂Cs碳化物和Y[Ni(Al,Ti、Nb)]相组成，Y含量大约为14.5%，是合金的主要强化相。
5. 工艺性能与要求
5.1 成形性能
合金的锻造温度在1220～950℃之间易于成形。钢锭开坯锻造时，加热温度可在1200℃。为获得良好的组织和性能，随后的锻造加热温度应较低。终锻温度不应低于950℃。在剧烈成形工序后，应进行固溶处理。
5.2 焊接性能
合金具有良好的焊接性能，可进行多种焊接。大截面零件的熔焊较为困难，而小截面零件和薄板的焊接性能较好。焊接必须在退火或固溶处理后进行，焊后应进行消除应力处理，采用980℃，保温0.5小时，或900℃保温2小时。焊接组合件随后进行时效处理，可获得近似完全热处理状态的强度。
5.3 零件热处理工艺
零件的热处理应在无硫的中性或还原性气氛中进行，以避免硫化。应避免在870～650℃之间进行“热-冷”处理。大截面零件固溶处理后应在空气中冷却。
成品零件最终热处理：
对于在600℃以上工作、要求最佳持久蠕变性能的零部件：
固溶：1150℃±15℃，保温2～4小时，空冷；
时效：845℃士15℃，保温24小时，空冷+705℃士15℃，保温24小时，空冷。
对于在600℃以下工作、要求最佳室温和高温拉伸性能的零部件：
固溶：980℃±15℃，保温1小时，空冷；
时效：730℃±15℃，保温8小时，以50℃/h炉冷到620℃±10℃，保温8小时，空冷。
环形件一般采用以下热处理制度：
固溶：1095℃±15℃，保温2～4小时，空冷；
时效：845℃±15℃，保温24小时，空或炉冷+705℃±15℃，保温20小时，空冷。
棒材与锻件在600℃以下温度使用时，采用以下制度进行热处理：
均匀化：885℃±15℃，保温24小时，空冷；
时效：705℃±15℃，保温20±1小时，空冷。
退火状态的板材和带材以及用于制作弹簧的板、带和丝材，采用以下制度进行热处理：
时效：1)705℃士15℃，保温20小时，空冷。
2)760℃士10℃，保温1小时，空冷。
固溶：980℃±15℃，保温1小时，空冷；
时效：730℃±10℃，保温8小时，以50℃/h冷却到620℃士10℃，保温8小时，空冷。
5.4 表面处理工艺
5.5 切削加工与磨削性能
合金可以在各种状态下进行机械加工，退火或固溶状态下机械加工性能良好。
