科技信息ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ2013年第5期作者简介：刘铎（1980—），男，汉族，工程师，主要从事特种设备型式试验、检测及复合材料制造、电阻焊和堆焊的研究。
0前言磨损是导致工程材料失效的最主要因素之一，如何通过改善材料
的耐磨损性能来降低材料的损耗，一直是材料科学工作者非常关注的
问题。镍基自熔性合金（NiCrBSi ）具有较好的力学性能和耐蚀性，是一
种常用的耐滑动磨损材料，其形成的NiCr 、Cr 2B 、Cr 5B 3、CrB 及一些碳
化物有助于提高结合强度和硬度。用其制备的NiCrBSi/WC 复合涂层，
对于汽车气缸摩擦副的耐磨损性提高有很大作用[1-2]。近年来，很多研
究集中在添加元素对镍基合金的性能变化作用，例如Mo 的加入可以
改善涂层的抗咬死性，减少熔覆层的开裂敏感性[3]；Ce 或La 2O 3可以促
进硬质相和棒状第二相均匀分布，减少气孔和夹杂[4]；Al 2O 3提高复合
材料涂层的整体抗冲蚀性[5]；六方BN 具有和石墨一样的润滑机制，具
有更好的热稳定性，对涂层自润滑性的提高有显著影响[6]；CrC 促进硬
质相形成，延长涂层在磨损过程中的使用寿命[7]。相应的涂层制备方法
有很多种，常见的有激光熔覆、火焰喷涂、等离子喷涂、高频感应熔覆、
喷焊等等。其中等离子喷涂方法使用较为普遍，其具有参数调整方便
灵活，沉积效率高的优点，在耐磨耐蚀涂层制备方面应用广泛。
本文主要探讨利用超音速等离子喷涂技术制备NiCrBSi/20%WC
复合涂层，并对喷涂后的涂层进行火焰重熔处理，通过对复合涂层火
焰重熔处理前后的显微组织进行检测分析，了解其微观结构变化对复
合涂层机械性能的影响。1试验方法所选用基体材料为碳素结构钢Q235A ，试样尺寸为80×40×5
mm ，表面经喷砂处理后粗糙度达到R a =3.2μm ，并用丙酮清洗。喷涂材
料选用镍基碳化钨粉末（含20%WC ），粒子尺寸在50-150μm ，形貌见
图1，其中不规则块状物质即为碳化钨。
图1NiCrBSi/20%WC 合金粉末形貌
沉积涂层使用美国普莱克斯生产的3710型超音速等离子喷涂设
备，等离子枪为SG-100型。喷涂前利用等离子焰流对基体进行预热
处理，喷涂工艺参数如下所列：电压42V ；电流550A ；氩气45psi ；氢气
15psi ；喷涂距离110mm 。涂层的厚度约0.4mm 。喷涂后涂层经氧-乙炔
火焰重熔后，制备金相试样，用5%的硝酸酒精对界面和涂层部分进行
腐蚀，使用扫描电镜观察涂层的微观结构，能量色散谱（EDS ）分析涂
层的成分，X 射线衍射仪的Cu 靶K α线进行相结构研究。用显微硬度
仪分析横截面的显微硬度，测试点选取10个，取平均值，载荷砝码为
100g 。利用滑动摩擦磨损试验机进行磨损试验15分钟，并用扫描电镜
观察磨损区域的表面形貌。2
试验结果与分析2.1涂层的相结构与微观形貌等离子喷涂后的NiCrBSi 涂层，具有典型的热喷涂涂层结构特征，主要是由扁平化的粒子组成，其间夹杂熔化不完全的颗粒，存在部分孔隙。在加入20%WC 后，可以观察到分布于涂层中的WC 颗粒，见图2。这部分WC 颗粒主要来源于喷涂过程中，由于焰流速度过快而未熔化的WC 粉末。通过电镜照片可以观察到，其分布并不均匀，但这种高硬度的材料是提高涂层耐磨性的主要成分。
图2喷涂后NiCrBSi/20%WC 复合涂层形貌
为涂层进行能谱分析，在涂层中有个别区域出现细长针状物质，通过能谱分析可以发现，其主要成分依旧是Ni ，质量百分比占了50%，但Si 、Fe 和Cr 含量相对其他区域有所增加，（Fe ，Cr ）7C 3形状大部分为针状，与此结构相似。Cr 和C 的产物很多，但涂层中出现的主要是（Fe ，Cr ）7C 3，这与三者之间的反应有关[8]。Fe-C 与Cr-C 产物中都可以溶解Cr 或者Fe ，但在高于1200℃时，Cr-C 反应产物稳定存在，Fe-C 主要是以液态产物存在。由于涂层中的主要元素是Ni ，Ni 与Fe 可以形成γ-Fe ，但由于粉末本身Fe 含量较少，故形成的γ-Fe 并不多。虽然涂层中含有B 元素，但由于能谱对于C 元素只能定性分析而不能定量表示，B 元素比C 元素原子量更低，因此能谱无法检测其存在。但B 和Si 元素可以溶解于γ-Fe 和（Fe ，Cr ）7C 3中。氧-乙炔火焰重熔后的涂层，结构产生变化。加入WC 后的涂层，在重熔过程中，主要被γ-Ni 固溶体所包覆。虽然还有块状组织，但经过加热，主要形成W 2C 相，分布于涂层各部分，这在摩擦磨损中起到重要作用。火焰重熔处理对于整个涂层来说，使各种合金元素相互扩散，形成Cr 7C 3，CrB ，Cr 2B 等弥散分布于γ-Ni （主要是Ni-Cr ）的硬质相。一般来说，Cr 7C 3维氏硬度可以达到1450HV ，而CrB 可达到1300HV 。经过重熔处理，由于加热充分和元素的扩散效应明显，涂层与基体能够形成冶金结合，较之等离子喷涂形成的主要是机械结合的涂层，其结合强度大幅提高。2．2硬度测试加入20%WC 的等离子喷涂涂层硬度可以由600HV 经过重熔提高到将近1000HV 。这与重熔后硬质相弥散分布，缺陷减少有很大关系。2.3摩擦磨损试验图3a ）为等离子喷涂NiCrBSi/20%WC 涂层磨损后的形貌，图3
b ）则为经重熔后复合涂层的磨损形貌。通过比较可以发现，NiCrBSi/
20%WC 涂层的试样磨损表面有明显的犁沟和少量剥落的坑，这是由
重熔处理过程对镍基合金复合涂层的组织变化影响
刘铎王玉刘颖孙大超
（沈阳特种设备检测研究院，辽宁沈阳110035）
【摘要】采用超音速大气等离子喷涂方法，在Q235A 钢基体上制备了含有20%WC 的NiCrBSi 复合涂层，并对涂层进行氧-乙炔火焰重熔处理。利用扫描电子显微镜对重熔前后的涂层进行微观结构分析，并采用X 射线衍射方法研究其相组成。发现重熔处理后涂层中缺陷减少，WC 、CrB 和Cr 7C 3等硬质相被γ-Ni 固溶体所包覆，对提高涂层的显微硬度和耐摩擦磨损性能有显著作用。
【关键词】WC ；NiCrBSi ；重熔处理；复合涂
层
○科教前沿○72
镍基高温合金 镍基高温合金是以镍为基体(含量一般大于50%) 在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。 发展过程 镍基高温合金(以下简称镍基合金)是30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。镍基合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基合金大都是变形合金。50年代后期，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内，镍基合金的工作温度从700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。镍基高温合金的发展趋势见图1。
镍基高温合金的发展趋势 成分和性能 镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。其主要原因，一是镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性；二是可以形成共格有序的A3B 型金属间化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金含有十多种元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元素主要起强化作用。根据它们的强化作用方式可分为：固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬和钒等；沉淀强化元素，如铝、钛、铌和钽；晶界强化元素，如硼、锆、镁和稀土元素等。 镍基高温合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。 ·固溶强化型合金 具有一定的高温强度，良好的抗氧化，抗热腐蚀，抗冷、热疲劳性能，并有良好的塑性和焊接性等，可用于制造工作温度较高、承受应力不大(每平方毫米几公斤力，见表1)的部件，如燃气轮机的燃烧室。 ·沉淀强化型合金 通常综合采用固溶强化、沉淀强化和晶界强化三种强化方式，因而具有良好的高温蠕变强度、抗疲劳性能、抗氧化和抗热腐蚀性能，可用于制作高温下承受应力较高(每平方毫米十
五.镍基合金的合金化原理 1．镍基耐热合金的合金化原理 镍基耐热合金是最重要的一种高温合金。随着喷气技术和新型动力机械的发展，在飞机、火箭、造船、煤碳地下气化和热能利用等方面，均得到广泛的应用。 （1）合金元素在镍基耐热合金合金相中的分布和作用 镍基耐热合金是在高温、高压、高速和强烈的腐蚀环境下工作的，既要求高的强度和抗蠕变性能，还要求优秀的抗氧化和燃气（热）腐蚀的能力，是合金化程度最高，成分极为复杂的合金。有效元素数目多达12～13 种，还有痕迹量的Mn、Si、P、S、O、N 等杂质，需要加以严格控制。 Ni 基合金是以面心立方晶格的Ni 基固溶体为基体，通常称之为奥氏体，用γ来代表。合金的主要强化途径是固溶强化、沉淀硬化和晶界强化。按合金元素的分布和作用特点，可以分成三大类。第一类是在奥氏体中能优先大量溶解的元素如Co、Fe、Cr、Mo、W、V 等，可称之为奥氏体形成元素，第二类是形成沉淀硬化相γ′或主要进入γ′相的元素，如Al、Ti、Nb 和Ta 等，可称之为γ′相形成元素；第三类是优先偏聚于晶界的元素，如Mg、B、Zr、C 和RE等，可称之为晶界强化元素。当然，按元素间交互作用的特点，还可以分碳化物形成元素（如Cr、Mo、W、V、Nb、Ta 和Ti等）和氧化物形成元素（如Cr 和Al 等）两大类。 Ni 基耐热合金中起固溶强化作用的元素是前述的奥氏体形成元素和Al、Ti，但固溶强化作用最强的元素是W、Mo、Cr、Al 在γ相中溶解度较小，但固溶强化作用却很强，Fe、Co、V、Ti 的固溶强化作用较弱。W 和Mo 等能提高奥氏体的原子间结合强度，降低层错能，阻碍位错的横（交）滑移，不仅它们本身的扩散系数低，在900℃还能降低Cr 和Ti 的扩散系数，故能强烈提高高温强度和抗蠕变性能。另外，固溶于基体中的W 或Mo 还能促进γ′相的沉淀，增大基体的晶格常数，调整γ-γ′相间的错配度，形成晶界碳化物，对合金的抗蠕变性能也起积极作用。Cr 也起固溶强化作用，但更主要的作用是改善抗氧化性能，形成的碳化物对晶界强化也有贡献。 Ni 基耐热合金的主要强化相是面心立方晶格的A3B（Ni3Al）型化合物γ′相，主要合金元素是Ti 和Al，化学式是Ni3（Al、Ti），有Co 存在时可用（Ni?Co）3（Al?Ti）表示。γ′相的晶格与基体γ相相同，错配度很小（0.05~1.0％），界面能极低，两者间能长期保持共格关系，故有高的高温稳定性，γ′相不易吞并长大。γ′相另一优点是强度随温度的升高（800℃以下），不仅不降低，反而升高，塑性也较高，不会出现严重脆化现象。这点与碳化物强化相不同，不会因形成σ相Laves 相而引起脆化现象。另外，位错切割γ′相时，产生同原子间键和反相畴界（APB）而使反相畴界能升高，对合金的沉淀硬化也有贡献。进入强化相γ′中的元素除了Ti 以外，还有Co、Fe、Nb、Ta、V 或W、Mo 等，其中带负电性的Co 或Fe 等主要代替Ni 而进入A3B 化合物的A 组元，带正电性的Ti、
第一章绪论 1.1. 铸造高温合金的发展 自从20世纪40年代初期第一台航空喷气发动机采用第一个铸造涡轮工作叶片以来，铸造高温合金的发展经历了一段曲折而又辉煌的历程。半个世纪以来，航空发动机涡轮前温度从40年代的730℃提高到90年代的1677℃，推重比从大约3提高到10，这一巨大进展固然离不开先进的设计思想、精湛的制造工艺以及有效的防护涂层，但是高性能的铸造高压涡轮叶片合金的应用更是功不可没。在这世纪之初回顾铸造高温合金发展的历程，不能不提到如下几件使人难忘的重大事件[1]。美国GE公司为其J33航空发动机选用了钴基合金HS 21制作涡轮工作叶片，代替原先用的锻造高温合金Hasteelloy B。，从此开创了使用铸造高温合金工作叶片的历史。到60年代初，由于发动机工作温度提高，要求叶片合金的热强性能进一步提高，使高温合金合金化程度不断提高，于是出现了复杂合金化与压力加工困难的矛盾，并且越来越尖锐，加之这一时期铸造技术进步，使合金性能和叶片质量提高，出现了大批复杂合金化的高性能合金，使铸造高温合金叶片的应用越来越广泛。我国第一个铸造高温合金是北京航空材料研究院于1958年研制的K401合金，用作WP6发动机的导向叶片。我国第一个铸造涡轮工作叶片是60年代初在黎明发动机厂研制的WP6S发动机一级涡轮叶片(K406合金)。70年代中期，由中科院金属研究所研制成功的K417镍基铸造高温合金制作涡轮叶片用于WP-7型发动机，投入生产，成为我国最先服役于航线的铸造涡轮叶片合金。70年代之后，由于定向凝固和单晶合金的出现，使得所有国家的先进新型发动机几乎无一例外地选用铸造高温合金制作最高温区工作的叶片，从此确立了铸造高温合金叶片的稳固地位[2]。 1.2镍基高温合金的发展 早在60年代，国内外就开始对从高温合金诞生的金属间化合物(Ni3Al、NiAl、Ti3Al、TiAl)为基的合金进行了广泛的研究，因为这些化合物具有诱人的低密度、高模量和良好的抗氧化性，认为是有发展前景的替换材料。70年代中期，美国Howmet公司发展了高温合金细晶铸造法，从而在合金凝固过程的晶粒控制方面
第22卷第11期2010年11月 钢铁研究学报 Jo urnal o f Iro n and Steel Resear ch V o l.22,N o.11N o vember 2010 作者简介:林 奔(1986 ),男,硕士生; E mail:linben 860620@https://www.doczj.com/doc/4715519057.html, ; 收稿日期:2009 09 28 镍基高温合金GH4133B 长期时效后组织演化分析 林 奔1 , 王晓辉1 , 郑 磊1 , 蒙肇斌2 , 董建新1 , 张麦仓 1 (1.北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083; 2.钢铁研究总院高温材料研究所,北京100081)摘 要:采用SEM 、EDS 和T her mo Calc 热力学计算等方法,分析了镍基高温合金G H4133B 在不同时效时间和时效温度下的组织演化规律。从而对改善合金的服役性能提供理论依据。试验结果表明:随着时效时间的延长和时效温度的升高,晶粒尺寸无变化,碳化物种类、分布和数量变化均不明显;长期时效后的 强化相的尺寸较时效前都有所增加,尤其800!时长大最明显,形状也由球形颗粒变为方形颗粒并出现一定的取向性;800!时效500h 以上或更长时间后,合金中开始出现少量针状的 相在晶界及一次碳化物附近析出。关键词:镍基高温合金;G H4133B;长期时效;热力学计算 中图分类号:T G 142 7 文献标志码:A 文章编号:1001 0963(2010)11 0034 05 Evolution of Microstructure of Ni Based Superalloy GH4133B After Long Term Aging LIN Ben 1, WANG Xiao hui 1, ZH ENG Lei 1, M ENG Zhao bin 2, DONG Jian xin 1, ZH ANG M ai cang 1 (1.Schoo l of M aterials Science and Engineering ,U niv ersit y of Science and T echno log y Beijing ,Beijing 100083,China;2.H ig h T em per at ur e M aterials Research Div ision,Central Iro n and St eel Research Institute,Beijing 100081,China)Abstract:N i based super alloy GH 4133B is a new sty le super alloy w hich dev elo ped by our ow n nation.T he rela tio nship bet ween the evolution o f micro structur e of Ni based superallo y G H4133B and ag ing t ime and ag ing tem per ature w as studied by means o f SEM ,EDS and T hermo Calc soft war e.T his art icle can g iv e theo retical suppo rt to improv ement the active perfo rmance.T he results sho w that w ith the incr ease of ag ing t ime and aging temper a ture,the g rain size do esn t chang e and the change o f the categ or y,distr ibut ion and quantity of carbide is not dis tinct.During lo ng ter m ag ing , phase gr ow s,especially under 800!,w hich the par ticles chang ed into squar es instead o f spheres o n a fix ed orientat ion.U nder 800!for 500hours o r even lo ng er t ime aging ,t her e will be needlelike phase precipit at ing near the g rain boundary and prima ry car bide. Key words:N i based superallo y;GH 4133B;long term ag ing;thermodynamic calculation 含铌镍基高温合金GH 4133B 是我国自主研制开发的一种新型 沉淀硬化高温合金,是在GH 4133(即GH 33A )合金基础上添加微量合金元素镁、锆并改变了冶炼和模锻工艺而产生的;主要用于制造发动机中的涡轮盘、承力环和叶片,长期使用温度可达750![1]。目前我国主要歼击机、民航机 的喷气发动机涡轮盘都使用了该合金[2] 。 随着发动机性能的提高以及工作应力和温度等条件的不断恶化,GH 4133B 合金在使用过程中的组 织稳定性成为了关注的热点问题。而目前还缺乏对该合金长期时效后组织和性能的研究;笔者通过热力学计算和微观组织观察分析了合金长期时效过程中的组织演化规律及其本质原因,研究结果可为评价和改进合金的服役性能提供试验和理论依据。 1 试验方法 本试验所用合金经真空冶炼后浇铸成5kg 的铸锭,然后锻制成 15m m 的棒材,化学成分(质量分
1.4 Inconel 718 化学成分 该合金的化学成分分为 3 类：标准成分、优质成分、高纯成分， 材料论文】 Inconel 718 镍基高温合金分析与研究 -午虎特种合金技术部 Inconel 718 概述 Inconel 718 合金是以体心四方的 γ " 和面心立方的 γ′相沉淀强化的镍基高温合金，在 -253 ～ 700 ℃温度范围内具有良好的综合性能 ,650 ℃以下的屈服强度居变形高温合金的首 位, 并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能 ,以及良好的加工性能、焊接性能和 长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业中，在上述温 度范围内获得了极为广泛的应用。 该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感，掌握合金中相析出和溶解规律及 组织与工艺、性能间的相互关系，可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程， 就能 获得可满足不同强度级别和使用要求的各种零件。 供应的品种有锻件、 锻棒、轧棒、 冷轧棒、 圆饼、环件、板、带、丝、管等。可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板材结构 件、机匣等零部件在航空上长期使用。 相近牌号 Inconel 718（ 美国 ）,NC19FeNb （ 法 国） 材料的技术标准 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》 HB 6702-1993 《WZ8 系列用 Inconel 718 合金棒材》 GJB 3165 《航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范》 GJB 1952 《航空用高温合金冷轧薄板规范》 GJB 1953 《 航空发动机转动件用高温合金热轧棒材规范》 GJB 2612 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》 GJB 3317 《 航空用高温合金热轧板材规范》 GJB 2297 《航空用高温合金冷拔（轧）无缝管规范》 GJB 3020 《航空用高温合金环坯规范》 GJB 3167 《冷镦用高温合金冷拉丝材规范》 GJB 3318 《航空用高温合金冷轧带材规范》 GJB 2611 《 航空用高温合金冷拉棒材规范》 YB/T5247 《焊接用高温合金冷拉丝》 YB/T5249 《冷镦用高温合金冷拉丝》 YB/T5245 《普通承力件用高温合金热轧和锻制棒材》 GB/T14993 《 转动部件用高温合金热轧棒材》 GB/T14994 《高温合金冷拉棒材》 GB/T14995 《高温合金热轧板》 GB/T14996 《高温合金冷轧薄板》 GB/T14997 《高温合金锻制圆饼》 GB/T14998 《高温合金坯件毛坏》 GB/T14992 《高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号》 HB 5199《 航空用高温合金冷轧薄板》 HB 5198 《航空叶片用变形高温合金棒材》 HB 5189 《航空叶片用变形高温合金棒材》 HB 6072 《WZ8 系列用 Inconel 718 合金棒材》 见表 1-1 。优质成分的在标准成分的基础上降碳增 铌，从而减少碳化铌的数量，减少疲劳源 和增 1.1 Inconel 718 材料牌号 Inconel 718 1.2 Inconel 718 1.3 Inconel 718 GJB 2612-1996
镍基高温合金 飞行器工程学院110622班 11062228 袁同豪 摘要：定义了高温镍合金，诉说了其发展过程、成份和性能和生产工艺，以及阐述了镍基高温合金的研究、制造与应用 关键字：镍基高温合金抗氧化塑性组织稳定性固溶 镍基高温合金是以镍为基体(含量一般大于50%) 在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。具有良好的耐高温腐蚀和抗氧化性能、优良的冷热加工和焊接工艺性能，在700℃以下具有满意的热强性和高的塑性。合金可以通过冷加工得到强化，也可以用电阻焊、溶焊或钎焊连接，可供应冷轧薄板、热轧厚板、带材、丝材、棒材、圆饼、环坯、环形锻件等，适宜制作在1100℃以下承受低载荷的抗氧化零件。 镍基高温合金是30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出镍基合金Ni-20Cr-0.4Ti；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al。美国于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。镍基合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基合金大都是变形合金。50年代后期，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内，镍基高温合金的工作温度从700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。 镍基高温合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。其主要原因，一是镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性；二是可以形成共格有序的A3B型金属间化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金含有十多种元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元素主要起强化作用。根据它们的强化作用方式可分为：固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬和钒等；沉淀强化元素，如铝、钛、铌和钽；晶界强化元素，如硼、锆、镁和稀土元素等。镍基高温合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。固溶强化型合金：具有一定的高温强度，良好的抗氧化，抗热腐蚀，抗冷、热疲劳性能，并有良好的塑性和焊接性等，可用于制造工作温度较高、承受应力不大的部件，如燃气轮机的燃烧室；沉淀强化型合金：通常综合采用固溶强化、沉淀强化和晶界强化三种强化方式，因而具有良好的高温蠕变强度、抗疲劳性能、抗氧化和抗热腐
K417镍基铸造高温合金材料报告 K417是高强度的镍基铸造高温合金，其成分中的铝和钛含量较高，形成约占合金重量67％的γ′强化相，因而高温强度较高、塑性较好，加之其密度较低（7.8g/cm3），故特别适宜制作高温转动件。但它的组织稳定性较差，特别是当成分偏上限或铸造工艺参数控制不当时，零件在850～950℃长期工作中，有析出片状σ相的倾向。它的耐热腐蚀性能也较差，若长期高温使用，需用保护涂层 . 化学成分 Typical values(Weight %) Cr Ni Co Mo Al Ti 8.50-9.5 余14.0-16.0 2.50-3.20 4.80-5.70 4.50-5.00 Fe C Mn Si P S ≤1.0 0.13-0.22 ≤0.50 ≤0.50 ≤0.015 ≤0.010 力学性能 θ/℃持久性能拉伸性能 σb/ MPa t/h σb/ MPa δБ/% W / % 900 315 ≥70 635 6 8 物理性能 密度：7.8 g/m3 熔点：1260℃-1340℃ 磁性能：无 相近牌号 美国：IN100 技术标准 HB 5161—1988 物理数据 温度 ℃热导率W/mk 温度 ℃线膨胀系数10-6/K 132 10.87 200 13.2 419 14.23 431 13.5 661 19.25 679 13.5 760 25.94 759 14.7 947 38.49 868 15.7 1076 35.98 956 16.8 1109 41.42 1000 17.3 成形性能 用熔模铸造法可铸成壁厚小至1mm的薄壁零件也可铸造整体涡轮 焊接性能 可以进行氩弧堆焊 零件热处理工艺 1. 零件在铸态下使用; 2. 也可进行渗铝和消除应力的退火处理，处理温度低于1120℃。 表面处理工艺
镍基高温合金 浏览： 文章来源：中国刀具信息网 添加人：阿刀 添加时间：2007-06-28 以镍为基体(含量一般大于50%) 在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗 氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。 发展过程 镍基高温合金(以下简称镍基合金)是30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。镍基合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基合金大都是变形合金。50年代后期，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60 年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内， 镍基高温合金的发展趋势
镍基合金的工作温度从 700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。镍基高温合 金的发展趋势见图1。 成分和性能 镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。其主要原因，一是镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性；二是可以形成共格有序的 A 3B 型金属间化合物 '[Ni 3(Al ，Ti)]相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金含有十多种元素，其中 Cr
镍基高温合金的特点、制备及应用 高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料。并具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。那么，以镍为基体(含量一般大于50%)在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金称之为镍基高温合金（以下简称“镍基合金”）。 镍基高温合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。镍基高温合金是30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出镍基高温合金Nimonic75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基高温合金大都是变形合金。50年代后期，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内，镍基高温合金的工作温度从700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。 镍基高温合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。其主要原因，一是镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性；二是可以形成共格有序的A3B型金属间化合物g[Ni3(Al，Ti)]相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金含有十多种元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元素主要起强化作用。根据它们的强化作用方式可分为：固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬和钒等；沉淀强化元素，如铝、钛、铌和钽；晶界强化元素，如硼、锆、镁和稀土元素等。镍基合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。
国内外镍基高温合金 镍基高温合金 1、中国牌号：固溶强化型镍基高温合金 GH3007（GH5K）；GH3030（GH30）；GH3039（GH39）；GH3044（GH44）；GH3128（GH128）；GH3170（GH170）；GH3536（GH536）；GH3600（GH600）；GH3625（GH625）；GH3652（GH652）； 2、中国牌号：时效强化型镍基高温合金 GH4033（GH33）；GH4037（GH37）；GH4049（GH49）；GH4080A（GH80A）；GH4090（GH90）；GH4093（GH93）；GH4098（GH98）；GH4099（GH99）；GH4105（GH105）；GH4133（GH33A）；GH4133B；GH4141（GH141）；GH4145（GH145）；GH4163（GH163）；GH4169（GH169）；GH4199（GH199）；GH4202（GH202）；GH4220（GH220）；GH4413（GH413）；GH4500（GH500）；GH4586（GH586）；GH4648（GH648）；GH4698（GH698）；GH4708（GH708）；GH4710（GH710）； GH4738（GH738；GH684）；GH4742（GH742）； 3、美国牌号：固溶强化型镍基高温合金 Haynes 214;Haynes 230;Inconel 600; Inconel 601; Inconel 602CA; Inconel 617; Inconel 625;RA333;Hastelloy B; Hastelloy N; Hastelloy S; Hastelloy W; Hastelloy X; Hastelloy C-276; Haynes HR-120; Haynes HR-160;Nimonic 75; Nimonic 86; 4、美国牌号：沉淀硬化型镍基高温合金 Astroloy;Custom Age 625PLUS; Haynes 242; Haynes 263; Haynes R-41; Inconel 100;
镍基高温合金材料研究进展 姓名：李义锋1 镍基高温合金材料概述 高温合金是指以铁、镍、钴为基，在高温环境下服役，并能承受严酷的机械应力及具有良好表面稳定性的一类合金[1]。高温合金一般具有高的室温和高温强度、良好的抗氧化性和抗热腐蚀性、优异的蠕变与疲劳抗力、良好的组织稳定性和使用的可靠性[2]。因此，高温合金既是航空、航天发动机高温部件的关键材料，又是舰船、能源、石油化工等工业领域不可缺少的重要材料，已成为衡量一个国家材料发展水平的重要标志之一。 在整个高温合金领域中，镍基高温合金占有特殊重要的地位。与铁基和钴基高温合金相比，镍基高温合金具有更高的高温强度和组织稳定性，广泛应用于制作航空喷气发动机和工业燃气轮机的热端部件。现代燃气涡轮发动机有50%以上质量的材料采用高温合金，其中镍基高温合金的用量在发动机材料中约占40%。镍基合金在中、高温度下具有优异综合性能，适合长时间在高温下工作，能够抗腐蚀和磨蚀，是最复杂的、在高温零部件中应用最广泛的、在所有超合金中许多冶金工作者最感兴趣的合金。镍基高温合金主要用于航空航天领域950-1050℃下工作的结构部件，如航空发动机的工作叶片、涡轮盘、燃烧室等。因此，研究镍基高温合金对于我国航天航空事业的发展具有重要意义。 镍基高温合金是以镍为基体(含量一般大于50 )、在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金[2]。它是在Cr20Ni80合金基础上发展起来的，为了满足1000℃左右高温热强性(高温强度、蠕变抗力、高温疲劳强度)和气体介质中的抗氧化、抗腐蚀的要求，加入了大量的强化元素，如W、Mo、Ti、Al、Nb、Co等，以保证其优越的高温性能。除具有固溶强化作用，高温合金更依靠Al、Ti等与Ni形成金属问化合物γ′相(Ni3A1或Ni3Ti等)的析出强化和部分细小稳定MC、M23C6碳化物的晶内弥散强化以及B、Zr、Re等对晶界起净化、强化作用。添加Cr的目的是进一步提高高温合金抗氧化、抗高温腐蚀性能。镍基高温合金具有良好的综合性能，目前已被广泛地用于航空航天、汽车、通讯和电子工业部门。随着对镍基合金潜在性能的发掘，研究人员对其使用性能提出了更高的要求，国内外学者已开拓了针对镍基合金的新加工工艺如等温锻造、挤压变形、包套变形等。
镍基高温合金(如In718、Waspaloy等)具有热稳定性好、高温强度和硬度高、耐腐蚀、抗磨损等特点，是典型的难加工材料，常用于制作涡轮盘等发动机关键部件。由于涡轮盘是航空发动机的关键部件之一，在应力、温度和恶劣的工作环境条件下容易产生疲劳失效，因此涡轮盘材料及制造技术是研制高性能航空发动机的关键。由于涡轮盘上的异形孔由若干圆弧和直线组成，形状复杂，加工时要求各组成段位置准确、过渡圆滑而不产生加工转折痕迹，表面粗糙度符合工艺要求，因此该高温合金异形孔的加工是涡轮盘加工的难点。目前，航空发动机制造商均采用电火花加工方法加工镍铬耐热合金异形孔，但是电火花加工过程中产生的热影响层难以用普通的磨削、研磨方法去除，往往需要用磨料射流等特殊工艺去除该变质层，加工效率低，生产成本高。因此，对高效低成本的镍基高温合金异形孔加工方法的研究越来越受到人们的高度重视。 本文通过钻削、铣削与磨削工艺的不同组合、选用新型涂层刀具及适当的加工参数加工镍基高温合金异形孔的工艺试验，讨论了用铣削和磨削加工方法代替电火花方法加工镍基高温合金异形孔的可行性。 2 工艺试验与分析 1.试验条件 切削试验在加工中心上进行，被加工异形孔的形状和尺寸见图1：异形孔的截面由6段圆弧和2段直线组成，孔深10mm。试验中分别采用以下工艺：①钻削?6mm圆孔→铣削异形孔；②钻削?6mm圆孔→磨削异形孔；③钻削?6mm圆孔→铣削异形孔→磨削异形孔。三种不同工艺过程的加工条件、工艺参数见表1。
铣 削 ↓ 磨 削 长25mm，铣刀总长100mm，柄部 直径?6mm，直柄 磨削 直径?4mm、长6mm的圆柱形氧 化铝砂轮(铬刚玉)，等级RA120， 柄部直径?3mm 1883330.05 工件材料：In718镍基高温合金 冷却液：浓度为9%的乳化液，压力30Bar 图1 异形孔的截面形状与尺寸 图2 采用不同工艺获得的异形孔表面粗糙度 1.分别采用工具显微镜和图像采集系统测量铣刀和砂轮的磨损，记录磨损形貌。用Taylor-HobsonSurtronic 3p型表面 粗糙度仪沿异形孔的轴线方向测量孔的表面粗糙度Ra。 2.结果与分析 a.对三种加工工艺过程获得的异形孔表面粗糙度进行对比，结果如图2所示：在三种工艺过程中，采用钻削 →铣削→磨削(钻削加工?6mm圆孔→低用量铣削加工异形孔→磨削异形孔)工艺所获得的异形孔的表面粗糙度最 小，而钻削→磨削(钻削加工?6mm圆孔→磨削异形孔)工艺所获得的异形孔表面粗糙度最大。试验证明：在该试验条件下采用铣削加工也能获得满足表面粗糙度要求的异形孔；钻孔后磨削加工比钻孔后铣削加工所获得的异形孔表面粗糙度精度低；铣削后再进行磨削加工可在一定程度上提高异形孔加工的表面粗糙度精度，但会增加成本，降低效率。 b.不同加工条件下的铣刀磨损和破损情况：在钻削→铣削过程中，铣削1个孔后，两把铣刀的转角处均产生 了严重的沟槽磨损和破损。采用低切削用量铣削异形孔时(v=52m/min，f=333mm/min)，铣刀产生比较明显的破损(见图3a)；而用高切削用量铣削异形孔时(v=104m/min，f=666mm/min)，铣刀的沟槽磨损更为显著(见图3b)。
国内外镍基高温合金标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
国内外镍基高温合金 镍基高温合金 1、中国牌号：固溶强化型镍基高温合金 GH3007（GH5K）；GH3030（GH30）；GH3039（GH39）；GH3044（GH44）；GH3128 （GH128）； GH3170（GH170）；GH3536（GH536）；GH3600（GH600）；GH3625（GH625）；GH3652（GH652）； 2、中国牌号：时效强化型镍基高温合金 GH4033（GH33）；GH4037（GH37）；GH4049（GH49）；GH4080A（GH80A）；GH4090（GH90）； GH4093（GH93）；GH4098（GH98）；GH4099（GH99）；GH4105（GH105）；GH4133 （GH33A）； GH4133B；GH4141（GH141）；GH4145（GH145）；GH4163（GH163）；GH4169 （GH169）； GH4199（GH199）；GH4202（GH202）；GH4220（GH220）；GH4413（GH413）；GH4500（GH500）； GH4586（GH586）；GH4648（GH648）；GH4698（GH698）；GH4708（GH708）；GH4710（GH710）； GH4738（GH738；GH684）；GH4742（GH742）； 3、美国牌号：固溶强化型镍基高温合金 Haynes 214;Haynes 230;Inconel 600; Inconel 601; Inconel 602CA; Inconel 617; Inconel 625;RA333;Hastelloy B; Hastelloy N; Hastelloy S; Hastelloy W; Hastelloy X; Hastelloy C-276; Haynes HR-120; Haynes HR-160;Nimonic 75; Nimonic 86; 4、美国牌号：沉淀硬化型镍基高温合金 Astroloy;Custom Age 625PLUS; Haynes 242; Haynes 263; Haynes R-41; Inconel 100; Inconel 102;Incoloy 901; Inconel 702; Inconel 706; Inconel 718; Inconel 721; Inconel 722; Inconel 725; Inconel 751; Inconel X-750;M-252;Nimonic 80A; Nimonic 90; Nimonic 95; Nimonic 100; Nimonic 105; Nimonic 115;C-263;Pyromet 860; Pyromet 31;Refractaloy 26;Rene, 41; Rene, 95; Rene, 100;Udimet 500; Udimet 520; Udimet 630; Udimet 700; Udimet 710;Unitemp af2-1DA;Waspaloy; Hastelloy C276、Monel 400等耐蚀合金 产地:北京 型号:C276,B2,Monel 400,Ni,600
镍基涂层是以镍为基体,复合其他金属、非金属或硬质相颗粒的合金体系。镍基涂层由于其优异的耐腐蚀性能可应用在超大规模集成设备、微机电系统、模内镶件、磁头、内燃机汽缸、钟表机芯和石油容器涂层等方面。在实际应用中,需要根据主要性能要求和材料属性优化选择制备方式。 一、电子束焊接法 电子束焊接法将高能电子束作为加工热源,用高能量密度的电子束轰击焊件接头处的金属,使其快速熔融,然后迅速冷却。这种方法可以形成高密度的表面合金膜,改善一些材料的表面敏感特性。低能量的强流电子束在可靠性,高效率,低成本,低X射线辐射等方面优于脉冲激光器和高功率离子束源。美国NASA采用强流脉冲电子束对热障涂层多层系统中的NiCoCrAlY涂层进行改性,使其结构致密,保护基体抗氧化,对热障涂层的稳定性起着关键作用。 二、激光表面合金化 激光表面合金化利用高能密度的激光束快速加热熔化,使基材表层和添加的合金元素熔化混合,从而形成以原基材为基的新表面合金层。激光表面合金化广泛适用于材料的表面改性,提高金属合金的腐蚀性能和耐磨性。激光加工可以在合金的表面掺入硬质颗粒,使这些颗粒在熔融基底溶解,改变其冶金结构和性质。实验表明,经过激光处理的涂层表面光滑平整、无裂纹,硬度高,且耐腐蚀性能获得大幅提升。 三、物理气相沉积。 物理气相沉积技术是在真空条件下,将材料源气化成气态原子、分
子或部分电离成离子,在基体表面沉积成具有某种特殊功能的薄膜。物理气相沉积涂层具有低摩擦、高耐磨和耐氧化性能,可以有效提高合金的耐磨损和抗腐蚀特性。例如,采用物理气相沉积在Ni-P涂层上复合CrN,既降低了磨损率,又兼顾涂层的耐蚀性能。 四、化学气相沉积 化学气相沉积是反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面。化学气相沉积被应用于Ni基超合金的制备,例如,在Ni基上制备β-NiAl金属粘结涂层。 五、电镀 电镀已经成功利用电镀法生产了众多的纳米结构金属、合金以及金属基复合涂层。常规方法难以制备的低熔点挥发性金属与高熔点金属的合金,可以通过电镀来实现。电镀能使本身不能从水溶液还原的金属,与铁族元素以共沉积方式获得镍基三元合金涂层。 总的来说,对于不同的应用场合应采用不同的制备工艺:电子束焊接法适用于高密度的镍基涂层;激光表面合金化适用于镍基复合硬质第二相颗粒的涂层,提高耐磨性;物理气相沉积适用于功能性薄膜的制备,无污染;化学气相沉积适用于形状复杂结构的涂层制备,覆盖性好,纯度高,控制精准;电镀使用于大面积涂层制备,操作容易,能耗较低。
国内外镍基高温合金 Prepared on 24 November 2020
国内外镍基高温合金 镍基高温合金 1、中国牌号：固溶强化型镍基高温合金 GH3007（GH5K）；GH3030（GH30）；GH3039（GH39）；GH3044（GH44）；GH3128（GH128）； GH3170（GH170）；GH3536（GH536）；GH3600（GH600）；GH3625（GH625）；GH3652（GH652）； 2、中国牌号：时效强化型镍基高温合金 GH4033（GH33）；GH4037（GH37）；GH4049（GH49）；GH4080A（GH80A）；GH4090（GH90）；GH4093（GH93）；GH4098（GH98）；GH4099（GH99）；GH4105（GH105）；GH4133（GH33A）；GH4133B；GH4141（GH141）；GH4145（GH145）；GH4163（GH163）；GH4169（GH169）； GH4199（GH199）；GH4202（GH202）；GH4220（GH220）；GH4413（GH413）；GH4500（GH500）；GH4586（GH586）；GH4648（GH648）；GH4698（GH698）；GH4708（GH708）；GH4710（GH710）；GH4738（GH738；GH684）；GH4742（GH742）； 3、美国牌号：固溶强化型镍基高温合金 Haynes 214;Haynes 230;Inconel 600; Inconel 601; Inconel 602CA; Inconel 617; Inconel 625;RA333;Hastelloy B; Hastelloy N; Hastelloy S; Hastelloy W; Hastelloy X; Hastelloy C-276; Haynes HR-120; Haynes HR-160;Nimonic 75; Nimonic 86; 4、美国牌号：沉淀硬化型镍基高温合金 Astroloy;Custom Age 625PLUS; Haynes 242; Haynes 263; Haynes R-41; Inconel 100; Inconel 102;Incoloy 901; Inconel 702; Inconel 706; Inconel 718; Inconel 721; Inconel 722; Inconel 725; Inconel 751; Inconel X-750;M-252;Nimonic 80A; Nimonic 90; Nimonic 95; Nimonic 100; Nimonic 105; Nimonic 115;C-263;Pyromet 860; Pyromet 31;Refractaloy 26;Rene, 41; Rene, 95; Rene, 100;Udimet 500; Udimet 520; Udimet 630; Udimet 700; Udimet 710;Unitemp af2-1DA;Waspaloy; Hastelloy C276、Monel 400等耐蚀合金 产地:北京 型号:C276,B2,Monel 400,Ni,600 耐蚀合金系列·常用耐蚀合金系列材料 中国牌号国外牌号特性和用途 NS312Inconel 600耐高温氧化物介质腐蚀，用于热处理及化学加工工业装置 NS112Inconel 800H抗氧化物介质腐蚀，抗高温抗渗碳强度高，合成纤维工程中加热管、炉管及构件 NS322Hastelloy B-2（哈氏B2）耐强还原性介质腐蚀，改善抗晶间腐蚀性，高温中盐酸及中浓度硫酸环境中使用 NS334Hastelloy C276（哈氏C276）耐氧化性氯化物水溶液及湿氯、次氯盐酸腐蚀，用于强腐蚀性氧化-还原复合介质环境