難變形高溫合金(鎳基高溫合金缺點)

Q1：以鎳為基體和以鐵為基體的高溫合金性能有什么區別?

鎳基高溫合金相對鐵基高溫合金可以承受更高的使用溫度。鎳基高溫合金是以鎳為基體(含量一般大于50%) 在650～1000℃范圍內具有較高的強度和良好的抗氧化、抗燃氣腐蝕能力的高溫合金。鎳基合金是高溫合金中應用最廣、高溫強度最高的一類合金。其主要原因，一是鎳基合金中可以溶解較多合金元素，且能保持較好的組織穩定性;
二是可以形成共格有序的 A3B型金屬間化合物γ'
[Ni3(Al，Ti)]相作為強化相，使合金得到有效的強化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強度;
三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗氧化和抗燃氣腐蝕能力。鎳基合金含有十多種元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蝕作用，其他元素主要起強化作用。根據它們的強化作用方式可分為：固溶強化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等;
沉淀強化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭;晶界強化元素，如硼、鋯、鎂和稀土元素等。鐵基高溫合金是一種在600~800攝氏度高溫下有一定強度和抗氧化、抗燃氣腐蝕的材料。主要以鐵為基體、含一定量鉻和鎳的奧氏體合金。鐵基高溫合金中的鎳是形成和穩定奧氏體的主要元素,并在時效處理過程中形成Ni3(Ti、Al)沉淀強化相。鉻主要用來提高抗氧化性、抗燃氣腐蝕性。鉬、鎢用來強化固溶體。鋁、鈦、鈮用于沉淀強化。碳、硼、鋯等元素則用于強化晶界。鐵基高溫合金按制造工藝可分為變形高溫合金和鑄造高溫合金，按強化方式可分為加工硬化型、固溶強化型和沉淀強化型高溫合金（見金屬的強化）。一些典型的鐵基高溫合金的成分和性能見表。組織 鐵基高溫合金的基體為奧氏體，主要的沉淀強化相有γ'
【Ni3(Ti、Al)】和γ"(Ni3Nb)相兩類。此外，還有微量碳化物、硼化物、Laves（如Fe2Mo)相和δ相等。與鎳基高溫合金組織相比,鐵基合金中相組織較復雜,穩定性較差,容易析出η(如Ni3Ti)、σ(如FexCry)、G(如Fe6Ni16Si7)、μ(如Fe7Mo6)和Laves等有害相(見合金相)。幾種典型合金的組織見。

Q2：單晶高溫合金相對一般高溫合金有什么優勢

鑄造高溫合金是指可以或只能用鑄造方法成型零件的一類高溫合金。其主要特點是：1.具有更寬的成分范圍由于可不必兼顧其變形加工性能，合金的設計可以集中kao慮優化其使用性能。如對于鎳基高溫合金，可通過調整成分使γ’含量達60%或更高，從而在高達合金熔點85%的溫度下，合金仍能保持優良性能。2.具有更廣闊的應用領域由于鑄造方法具有的特殊優點，可根據零件的使用需要，設計、制造出近終形或無余量的具有任意復雜結構和形狀的高溫合金鑄件。根據鑄造合金的使用溫度，可以分為以下三類：第一類：在-253～650℃使用的等軸晶鑄造高溫合金這類合金在很大的范圍溫度內具有良好的綜合性能，特別是在低溫下能保持強度和塑性均不下降。如在航空、航天發動機上用量較大的K4169合金，其650℃拉伸強度為1000MPa、屈服強度850MPa、拉伸塑性15%;
650℃，620MPa應力下的持久壽命為200小時。已用于制作航空發動機中的擴壓器機匣及航天發動機中各種泵用復雜結構件等。第二類：在650～950℃使用的等軸晶鑄造高溫合金這類合金在高溫下有較高的力學性能及抗熱腐蝕性能。例如K419合金，950℃時，拉伸強度大于700MPa、拉伸塑性大于6%;
950℃，200小時的持久強度極限大于230MPa。這類合金適于用做航空發動機渦輪葉片、導向葉片及整鑄渦輪。第三類：在950～1100℃使用的定向凝固柱晶和單晶高溫合金這類合金在此溫度范圍內具有優良的綜合性能和抗yang化、抗熱腐蝕性能。例如DD402單晶合金，1100℃、130MPa的應力下持久壽命大于100小時。這是國內使用溫度最高的渦輪葉片材料，適用于制作新型高性能發動機的一級渦輪葉片。隨著精密鑄造工藝技術的不斷提高，新的特殊工藝也不斷出現。細晶鑄造技術、定向凝固技術、復雜薄壁結構件的CA技術等都使鑄造高溫合金水平大大提高，應用范圍不斷提高。高溫合金主要牌號：固溶強化型鐵基合金：GH1015、GH1035、GH1040、GH1131、GH1140時效硬化性鐵基合金：GH2018、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132、GH2135、GH2136、GH2302、GH2696固溶強化型鎳基合金：GH3030、GH3039、GH3044、GH3028、GH3128、GH3536、GH605,GH600時效硬化型鎳基合金：GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169、GH4145、GH4090國外的高溫合金叫包含inconel系列 incoloy系列 Hastelloy系列成分和性能鎳基合金是高溫合金中應用最廣、高溫強度最高的一類合金。其主要原因，一是鎳基合金中可以溶解較多合金元素，且能保持較好的組織穩定性;二是可以形成共格有序的 A3B型金屬間化合物γ'
[Ni3(Al，Ti)]相作為強化相，使合金得到有效的強化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強度;三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗yang化和抗燃氣腐蝕能力。鎳基合金含有十多種元素，其中Cr主要起抗yang化和抗腐蝕作用，其他元素主要起強化作用。根據它們的強化作用方式可分為：固溶強化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等;
沉淀強化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭;晶界強化元素，如硼、鋯、鎂和稀土元素等。鎳基高溫合金按強化方式有固溶強化型合金和沉淀強化型合金。固溶強化型合金具有一定的高溫強度，良好的抗yang化，抗熱腐蝕，抗冷、熱疲勞性能，并有良好的塑性和焊接性等，可用于制造工作溫度較高、承受應力不大(每平方毫米幾公斤力)的部件，如燃氣輪機的燃燒室沉淀強化型合金通常綜合采用固溶強化、沉淀強化和晶界強化三種強化方式，因而具有良好的高溫蠕變強度、抗pi勞性能、抗yang化和抗熱腐蝕性能，可用于制作高溫下承受應力較高(每平方毫米十幾公斤力以上的部件，如燃氣輪機的渦輪葉片等。

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