分類

760℃、1200℃和1500℃高溫材料

應用

民用燃氣渦輪發動機

性質

抗氧化和耐熱腐蝕性

高溫合金分為三種材料：760℃高溫材料、1200℃高溫材料和1500℃高溫材料，抗拉強度800MPa。或指在7601500℃高溫金屬材料在一定應力條件下長期工作，具有優異的高溫強度、良好的抗氧化和耐熱腐蝕性、良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能，已成為軍民燃氣渦輪發動機熱端部件不可替代的關鍵材料。

根據現有理論，760℃根據基體元素，高溫材料可分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金。根據制備工藝，可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末冶金高溫合金。固溶強化、沉淀強化、氧化物彌散強化、纖維強化等。高溫合金主要用于制造渦輪葉片、導向葉片、渦輪板、高壓機盤、燃燒室等高溫部件，也用于制造航天飛機**能源轉換裝置，如發動機、核反應堆、石化設備和煤炭轉換。

1200℃高溫材料和1500℃我國尚未使用高溫材料。2.發展760℃自20世紀30年代末以來，英國、德國、美國等國的高溫材料發展過程**研究高溫合金。在第二次世界大戰期間，為了滿足新型航空發動機的需蓬勃發展的時期，以滿足新型航空發動機的需求。20世紀40年代初，英國首先在那里80Ni20Cr在合金中加入少量鋁和鈦，形成γ‘相（gammaprime）加強，研制成**種具有較高的高溫強度的鎳基合金。同一時期，美國為了適應活塞式航空發動機用渦輪增壓器發展的需要，開始用Vitallium鈷基合金制作葉片。

此外，美國還開發了它Inconel鎳基合金，用以制作噴氣發動機的燃燒室。今后，為了進一步提高合金的高溫強度，冶金學家在鎳基合金中加入鎢、鉬、鈷等元素，增加鋁、鈦的含量，開發了一系列品牌合金，如英國Nimonic”gh80a美國合金生產MarM”和“IN等等；在鈷基合金中加入鎳、鎢等元素，開發出多種高溫合金，如X45、HA188、FSX414等等。由于鈷資源不足，鈷基高溫合金的發展受到限制。20世紀40年代gh80a鐵基高溫合金也發展了影響硬度的因素，并出現在20世紀50年代A286和Incoloy901但由于高溫穩定性差，自20世紀60年代以來發展緩慢。蘇聯于1950年左右開始生產ЭИ鎳基高溫合金品牌，后來生產ЭП高溫合金和系列變形ЖС一系列鑄造高溫合金。中國從1956年開始試制高溫合金，逐漸形成GH”系列的變形高溫合金和“K一系列鑄造高溫合金。20世紀70年代，美國還采用新的生產工藝制造了定向結晶葉片和粉末冶金渦輪板，開發了單晶葉片等高溫合金部件，以滿足航空發動機渦輪進口溫度不斷提高的需要。3類別760℃高溫材料變形高溫合金變形高溫合金是指工作溫度范圍為253~1320℃，一種機械性能好、韌性指標全面、抗氧化、耐腐蝕性高的合金。根據其熱處理工藝，可分為固溶強化合金和及時強化合金。

GH后**位數表示分類號為1，固溶強化鐵基合金2，時效硬化鐵基合金3，固溶強化鎳基合金4，鈷基合金GH二、三、四位數表示序號。

1.固溶強化合金

溫度范圍為900**抗氧化溫度達到1320℃。例如GH128合金，室溫拉伸強度為850MPa、屈服強度為350MPa；1000℃拉伸強度為140MPa、延伸率為85%，1000℃、30MPa應力的持久壽命為200小時，延伸率為40%。固溶合金一般用于制造航空、航天發動機燃燒室、機箱等部件。

2.時效強化型合金

使用溫度為253~950℃，渦輪盤和葉片通常用于制造航空和航天發動機。渦輪盤的合金工作溫度為253~700℃,要求具有良好的高低溫強度和抗疲勞性。GH4169合金，在650℃的**屈服強度達1000MPa；制作葉片的合金溫度可達950℃，例如：GH220合金，950℃拉伸強度為490MPa，940℃、200MPa持久壽命超過40小時。

變形高溫合金主要為航天、航空、核能、石油民用工業提供結構鍛件、蛋糕、環、棒、板、管、帶、絲。

760℃800MPa高溫合金鑄造高溫材料

鑄造高溫合金是指一種可以或只能通過鑄造成型零件的高溫合金。其主要特點是：

1.由于不需要考慮其變形加工性能，合金的設計可以集中于優化其使用性能。例如，對于鎳基高溫合金，可以調整成分γ在合金熔點85%的溫度下，合金仍能保持良好的性能。

2.由于鑄造方法的特殊優點，可根據零件的使用需要設計和制造具有任何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，可分為以下三類：

**類：在253～650℃使用的等軸晶鑄造高溫合金在很大范圍內具有良好的綜合性能，特別是在低溫下，可以保持強度和塑性不下降。例如，在航空和航天發動機上的大量使用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。已用于制造航空發動機中的擴壓器機箱和航空發動機中各種泵的復雜結構件。

第二類:650~950℃等軸晶鑄造高溫合金在高溫下具有較高的機械性能和耐熱性。K419合金，950℃拉伸強度大于時700MPa、拉伸塑性大于6%；950℃，200小時的持久強度極限大于230MPa。適用于航空發動機渦輪葉片、導向葉片和整鑄渦輪。

第三類:950~1100℃定向凝固柱晶和單晶高溫合金具有優異的綜合性能、抗氧化性和耐熱性。DD402單晶合金，1100℃、130MPa在應力下，壽命超過100小時。這是國內使用溫度**渦輪葉片材料適用于制造新型高性能發動機的一級渦輪葉片。

隨著精密鑄造技術的不斷提高，新的特殊工藝也不斷出現。細晶鑄造技術、定向凝固技術和復雜的薄壁結構CA該技術大大提高了鑄造高溫合金的水平和應用范圍。

760℃800MPa高溫合金粉末冶金高溫材料

高溫合金粉末產品采用霧化高溫合金粉末，經熱等靜壓成型或熱等靜壓后鍛造而成。采用粉末冶金工藝，由于粉末顆粒小，冷卻速度快，成分均勻，無宏觀分析，晶粒小，熱加工性能好，金屬利用率高，成本低，特別是合金的屈服強度和疲勞性能大大提高。

FGH95粉末冶金高溫合金，650℃拉伸強度1500MPa；1034MPa在應力下，持久壽命超過50小時是目前的650℃強度水平在工作條件下**粉末冶金高溫合金。粉末冶金高溫合金能滿足應力水平高的發動機的使用要求，是高推重比發動機渦輪盤、壓力機盤、渦輪擋板等高溫部件的選擇材料。

1200℃100MPa高溫材料氧化物彌散強化(ODS)合金

是采用獨特的機械合金化(MA)工藝，超細(小于)50nm)它是一種特殊的高溫合金，具有超穩定的氧化物彌散強化，均勻分散在合金基體中。其合金強度在接近合金本身熔點的情況下仍能維持，具有優異的高溫蠕變性能、優異的高溫抗氧化性能、耐碳、硫腐蝕性能。

商業生產主要有三種ODS合金：

MA956氧化氣氛中合金的使用溫度可達1350℃，高溫合金抗氧化、耐碳、硫腐蝕**位置。可用于航空發動機燃燒室內襯。

MA754氧化氣氛中合金的使用溫度可達1250℃并保持相當高的高溫強度和耐堿玻璃腐蝕性。目前已用于制造航空發動機導向器蓖麻齒環和導向葉片。

MA6000合金在1100℃拉伸強度為222MPa、屈服強度為192MPa；1100℃，1000小時持久強度為127MPa，居高溫合金**位，可用于航空發動機葉片。

金屬間化合物高溫材料

金屬間化合物高溫材料是近期研究開發的一類有重要應用前景的、輕比重高溫材料。十幾年來，對金屬間化合物的基礎性研究、合金設計、工藝流程的開發以及應用研究已經成熟，尤其在TiAl、NiAl和FeAl在制備加工技術、韌化和強化、力學性能和應用研究方面取得了顯著成績。

Ti3Al基合金(TAC1)，TiAl基合金(TAC2)以及Ti2AlNb低密度基合金(3.8～5.8gcm3)、高溫高強度、高鋼度、優異的抗氧化、抗蠕變等優點，可使結構件減重35~50%。Ni3Al基合金，MX246具有良好的耐腐蝕性、耐磨性和耐腐蝕性，具有良好的應用前景。Fe3Al基合金在中溫下具有良好的抗氧化耐磨性(小于)600℃)強度高，成本低，是一種可部分替代不銹鋼的新材料。

環境高溫合金

在民用工業的許多領域，服務部件和材料都處于高溫腐蝕環境中。為滿足市場需求，根據材料的使用環境對一系列高溫合金進行分類。

1.高溫合金母合金系列

2.耐腐蝕高溫合金板、棒、絲、帶、管、鍛件

3.高強度、耐腐蝕、高溫合金棒材、彈簧絲、焊絲、板材、帶材、鍛件

4、耐玻璃腐蝕系列產品

5.硬表面耐磨高溫合金系列

6.特殊精密鑄件(葉片、增壓渦輪、渦輪轉子、導向器、儀表接頭)

7.離心器、高溫軸及配件8、鈷基合金耐熱墊塊、鋼坯加熱爐滑軌

9.閥門座圈

十、鑄造U”形電阻帶

11.離心鑄管系列

12納米材料系列產品

13.輕比重高溫結構材料

14.功能材料(膨脹合金、高溫高彈性合金、恒彈性合金系列)

15生物醫學材料系列產品

16電子工程靶材系列產品

17動力裝置噴嘴系列產品

18.司太立合金耐磨片

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{n}　　19、超高溫抗氧化腐蝕爐輥、輻射管。

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{n}　　加入與基體金屬原子尺寸不同的元素(鉻、鎢、鉬等)引起基體金屬點陣的畸變，加入能降低合金基體堆垛層錯能的元素（如鈷）和加入能減緩基體元素擴散速率的元素（鎢、鉬等），以強化基體。

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{n}　　通過時效處理，從過飽和固溶體中析出第二相（γ’、γ"、碳化物等），以強化合金。γ‘相與基體相同，均為面心立方結構，點陣常數與基體相近，并與晶體共