高温合金简述

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1 / 4 高温合金材料的金属间化合物(Inter-metallic compound phase of super-alloy)

过渡族金属元素之间形成的化合物。按晶体结构可分两类，一类称几何密排相(GCP相)，另一类称拓扑密排相(TCP相)。

1. 几何密排相为有序结构，高温合金中常见的有如下几种相:

γ’相

化学式是Ni3A1，是Cu3Au型面心立方有序结构。铁基高温合金中γ’与γ基体的点阵错配度一般较小，镍基高温合金中错配度在0.05％～1％之间，随着使用温度升高，错配度减小。由于γ’与γ基体的结构相似，所以γ’相在时效析出时具有弥散均匀形核、共格、质点细而间距小、相界面能低而稳定性高等特点。

γ’相本身具有较高的强度并且在一定温度范围内随温度上升而提高，同时具有一定的塑性。这些基本特点使γ’相成为高温合金最主要的强化相。时效析出的γ’相常为方形和球形，个别情况呈片状和胞状，主要取决于析出温度和点阵错配度。错配度较小或析出温度较低时易成球形，错配度大或析出温度高时易成方形，错配度很大而析出温度又较低时可成为片状和胞状。高温时效时，γ’相不仅在晶内弥散析出，还可以在晶界析出链状的方形γ’相。在长期时效和使用过程中，γ’相会聚集长大。

铸态的一次(γ+γ’)共晶呈花朵状。γ’相中可以溶入合金元素，钴可以置换镍，钛、钒；铌可以置换铝；而铁、铬、钼可置换镍也可置换铝。γ相中含铌、钽、钨等难熔元素增加，γ’相的强度也增加。当合金中γ’相含量较少时，γ相尺寸大小对强度的影响十分敏感，通常0.1～0.5／xm比较合适。当了’相数量达40％以上时，γ’相尺寸大小对合金强度的影响就不大敏感了，允许有大尺寸的γ’相存在。

η相

化学式Ni3Ti为密排六方有序相，其组成较固定，不易固溶其他元素. η相可以直接从γ基体中析出，也可以由高钛低铝(Ti/Al≥2．5)合金中亚稳定的Ni3(Al，Ti)相转变而成。η相的金相形态有两种，一种是晶界胞状，另一种为晶内片状或优质文本

常州市天志金属材料有限公司

一、GH4169 概述

GH4169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。

1.1 GH4169 材料牌号 GH4169(GH169)

1.2 GH4169 相近牌号 Inconel 718(美国),NC19FeNb(法 国)

1.3 GH4169 材料的技术标准

GJB 2612-1996 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》

HB 6702-1993 《WZ8系列用GH4169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》

1、航空航天领域

我国发展自主航空航天产业研制先进发动机，将带来市场对高端和新型高温合金的需求增加。

航空发动机被称为“工业之花”，是航空工业中技术含量最高、难度最大的部件之一。作为飞机动力装置的航空发动机，特别重要的是金属结构材料要具备轻质、高强、高韧、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等性能，这几乎是结构材料中最高的性能要求。

高温合金是能够在600℃以上及一定应力条件下长期工作的金属材料。高温合金是为了满足现代航空发动机对材料的苛刻要求而研制的，至今已成为航空发动机热端部件不可替代的一类关键材料。在先进的航空发动机中，高温合金用量所占比例已高达50%以上。

在现代先进的航空发动机中，高温合金材料用量占发动机总量的40%~60%。在航空发动机上，高温合金主要用于燃烧室、导向叶片、涡轮叶片和涡轮盘四大热段零部件；此外，还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。

2、能源领域

高温合金在能源领域中有着广泛的应用。煤电用高参数超超临界发电锅炉中，过热器和再过热器必须使用抗蠕变性能良好，在蒸汽侧抗氧化性能和在烟气侧抗腐蚀性能优异的高温合金管材；在气电用燃气轮机中，涡轮叶片和导向叶片需要使用抗高温腐蚀性能优良和长期组织稳定的抗热腐蚀高温合金；在核电领域中，蒸汽发生器传热管必须选用抗溶液腐蚀性能良好的高温合金；在煤的气化和节能减排领域，广泛采用抗高温热腐蚀和抗高温磨蚀性能优异的高温合金；在石油和天然气开采，特别是深井开采中，钻具处于4-150 ℃的酸性环境中，加之CO2，H2S和泥沙等的存在，必须采用耐蚀耐磨高温合金 [5] 。

我国上海电气、东方电气、哈尔滨汽轮机厂等大型发电设备制造集团在生产规模和生产技术等方面近年来有了较大提高，拉动了对发电设备用的涡轮盘的需求。正在进行国产化研制的新一代发电装备－大型地面燃机（也可作舰船动力）取得了显著进展，实现量产后将带动对高温合金的需求。同时，核电设备的国产化，也将拉动对国产高温合金的需求。

组织，随着回火温度的提高，组织由板条状逐步宽化　

成等轴状，表面到心部的晶粒尺寸均介于１０～　５　ｍ，晶粒度约为１Ｏ级。　

参考文献　

［１］董瑞峰，王国栋．无硼高强度工程机械用ＱＳ９０Ｄ钢板组织与性　能研究［Ｊ］．上海金属，２０１５，３７（５）：２０—２４．　［２］胡景豫，赵成志．低合金高强度钢的组织与性能优化［Ｍ］．哈　尔滨工程大学，２０１２．　

［知识园地］　［３］刘丽华．高强板生产中不同淬火工艺的分析研究［Ｊ］．上海金　属，２０１４，３６（１）：５１－５４．　［４］梁宝珠，洪君，刘孟启．中国、欧洲压力容器用钢板标准浅析　［Ｊ］．鄂钢科技，２０１２（４）：４６．５０．　［５］郑建平，侯中华，廖仕军，等．拉伸时分层的Ｑ６９０Ｄ钢板试样的　显微组织研究［Ｊ］．热处理，２０１２，２７（５）：３Ｏ一３３．　［６］付转，张利民，武鸿谦．Ｑ６９０高强板焊接工艺研究及应用［Ｊ］．　煤矿机械，２０１２（３）：１１４—１１６．　［７］郑建平，黄贞益，苑阳阳，等．超低碳低屈服点钢组织与性能研　究［Ｊ］．热处理，２０１５，３０（３）：６－９．　

宣　日　同，皿。口亚　

高温合金是指能在６５０～１　１００　ｃ（＝下，承受较大复杂应力、并具有表面稳定性的高合金化铁基或镍基、　

钴基奥氏体金属材料。其四大要素：高温、较大应力、表面稳定化和高合金化缺一不可。也称热强合金、耐热　

合金或超合金。　

牌号表示法：牌号前缀字母表示特性类别，如ＧＨ．高温合金、Ｋ．等轴晶铸造高温合金等。变形高温合金　

前缀字母后采用四位数字，第一位数字表示分类号：１、２表示铁或铁镍基；３、４表示镍基；５、６表示钴基。其　

中单数为固溶强化工艺，双数为时效强化工艺。第二至第四位数字表示合金编号。铸造高温合金前缀字母　

后采用三位数字，第一位数字表示分类号，第二、三位数字表示合金编号。　

高温合金的合金元素十分复杂：形成奥氏体化元素有Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ；提高抗氧化、耐腐蚀性元素有ｃｒ、