鎳基高溫合金

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1、一種復(fù)雜的合金,廣泛地用于制造各種高溫部件鎳基高溫合金DesignedbyFAN主講人：趙宇凡OURTEAM：趙宇凡張純智劉智勇石祥虎錢遠(yuǎn)宏張昊楊杰窮李遠(yuǎn)兵鎳基合金發(fā)展與特性鎳基合金分類常用熱處理應(yīng)用領(lǐng)域目錄CONTENTS發(fā)展簡史及其特性[1]NickelNi基高溫合金發(fā)展簡史Nibasesuperalloys開發(fā)和使用始于20世紀(jì)30年代末期是在噴氣式飛機(jī)的出現(xiàn)對高溫合金的性能提出更高要求的背景下發(fā)展起來的。鎳基合金的發(fā)展包括兩個(gè)方面：合金成分的改進(jìn)和生產(chǎn)工藝的革新。鎳為基體(含量一般大于50%)在650～1000℃范圍內(nèi)具有較高的強(qiáng)度和良好的抗氧化、抗燃?xì)飧g能力

2、的高溫合金。Ni基高溫合金發(fā)展簡史英國于1941年首先生產(chǎn)出鎳基合金Nimonic75(Ni-20Cr-0.4Ti)，后來加入鋁、鈷、鉬等合金元素發(fā)展出Nimonic80A、Nimonic90、Nimonic95,Nimonic100。合金蠕變強(qiáng)度及承溫能力逐步提高——這就是Nimonic系列形合金。美國和前蘇聯(lián)合金的發(fā)展與英國相似。美國于40年代中期，蘇聯(lián)于40年代后期開始研制高溫合金。我國自1956年第一爐高溫合金GH3030試煉成功，迄今為止，我國鎳基高溫合金的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用已歷經(jīng)五十多年。從無到有，從仿制倒自主創(chuàng)新，并建立和完善了高溫合金體系。Ni基高溫合金發(fā)

3、展簡史Nickel變形高溫合金鑄造高溫合金定向凝固高溫合金單晶高溫合金30年代末50年代中后期60年代中期70年代中期生產(chǎn)工藝的革新Ni基高溫合金特性鎳基合金中可以溶解較多合金元素，具有很大的合金能力，為改善鎳的各種性能提供潛在的可能性。Nickel鎳基合金是高溫合金中應(yīng)用最廣、高溫強(qiáng)度最高的一類合金。鎳為面心立方，從室溫到高溫不發(fā)生同素異型轉(zhuǎn)變且能保持較好的組織穩(wěn)定性可形成共格有序的金屬間化合物[Ni3(Al，Ti)]、Ni3Nb相作為強(qiáng)化相，使合金得到有效的強(qiáng)化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強(qiáng)度鎳具有高的化學(xué)穩(wěn)定性，在500度以下幾乎不發(fā)生氧化，含鉻的

4、鎳基合金具有很好的抗氧化和抗燃?xì)飧g能力[2]Nickel鎳基高溫合金分類及牌號按主要用途Ni基高溫合金的分類固溶強(qiáng)化型時(shí)效強(qiáng)化型按強(qiáng)化方式按材料成型方式變形合金鑄造合金粉末冶金合金板材合金棒材合金盤材合金Ni基高溫合金的分類將一些合金元素（W、Mo、Co、Cr和V等）加入，使之形成合金化的單相奧氏體而得到強(qiáng)化。使用溫度范圍為900～1300℃，最高抗氧化溫度達(dá)1320℃。一般用于制作航空、航天發(fā)動機(jī)燃燒室、機(jī)匣等部件固溶強(qiáng)化型時(shí)效強(qiáng)化型加入Al、Ti、Nb等，時(shí)效析出γ?（Nb3Al/Ti）、γ??（Nb3Nb）相或碳化物的時(shí)效沉淀強(qiáng)化使用溫度為-253～950℃一般

5、用于制作航空、航天發(fā)動機(jī)的渦輪盤與葉片等結(jié)構(gòu)件。Ni基高溫合金的牌號我國高溫合金牌號表示法3或43：固溶強(qiáng)化4：時(shí)效強(qiáng)化如：GH4169鎳基國外主要鎳基高溫合金牌號Inconel系列IncoAlloysInternational，Inc（國際因科合金公司）Inconel718/738…Nimonic系列MondNickelCompany（蒙特鎳公司）Nimonic90/100…Rene系列GeneralElectricCompony（通用電氣公司）Rene88/95…Hastelloy系列CabotCorporation（哈氏合金國際公司）(Hastelloy)B-2(

6、Hastelloy)C-4…????Ni基高溫合金的牌號[3]Nickel鎳基高溫合金熱處理Ni基高溫合金熱處理高溫合金性能123Treatment固溶處理中間熱處理時(shí)效處理Heat也稱低溫固溶或高溫時(shí)效取決于化學(xué)組成組織結(jié)構(gòu)當(dāng)合金成分一定時(shí)，熱處理工藝對合金組織影響更為敏感。不同的熱處理即不同加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度以及各種特殊熱處理，可使合金的晶粒度、強(qiáng)化相的沉淀或溶解、析出相的數(shù)量和顆粒尺寸，甚至晶粒狀態(tài)等不同Ni基高溫合金熱處理目的：1.將強(qiáng)化相和碳化物盡量溶入集體中，以得到單相組織，給以后時(shí)效沉淀析出均勻細(xì)小的強(qiáng)化相做準(zhǔn)備；2.獲得均勻的合適晶粒尺寸。Ni

7、基高溫合金固溶處理選擇固溶溫度和保溫時(shí)間應(yīng)考慮合金成分，及其使用條件。通常，高溫合金固溶溫度為1000~1200℃。對于固溶強(qiáng)化型：固溶溫度較低，保溫時(shí)間幾分到十幾分鐘，以獲得細(xì)晶粒。對于時(shí)效強(qiáng)化型：若要求高屈服強(qiáng)度和機(jī)械疲勞性能，也要求晶粒細(xì)小，固溶溫度也較低，但保溫時(shí)間長；若要求高的持久和蠕變性能，晶粒尺寸較大為宜，固溶溫度應(yīng)較高。固溶處理后冷卻速度：對以后時(shí)效析出相的顆粒大小有影響，尤其對低合金化高溫合金更為明顯。大部分采用空冷冷卻，少數(shù)采用水冷或油冷。Ni基高溫合金熱處理Ni基高溫合金中間處理目的：1.使高溫合金晶界析出一定量的各