高温合金

1.1 高温合金1.1.1 高温合金及其发展概况高温合金是指以铁、钴、镍为基体，能在600℃以上温度，一定应力条件下适应不同环境短时或长时使用的金属材料。

具有较高的高温强度、塑性，良好的抗氧化、抗热腐蚀性能，良好的热疲劳性能，断裂韧性，良好的组织稳定性和使用可靠性。

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的可靠性，基于上述性能特点，且高温合金的合金化程度很高，故在英美称之为超合金（Superalloy）。

高温合金于20世纪40年代问世，最初就是为满足喷气发动机对材料的耐高温和高强度要求而研制的，高温合金的发展与航空发动机的进步密切相关，1939年英国Mond镍公司首先研究出Nimonic75，随后又研究出Nimonic80合金，并在1942年成功用作涡轮气发动机的叶片材料，此后该公司又在合金中加入硼、锆、钴、钼等合金元素，相继开发成功Nimonic80A、Nimonic90等合金，形成Nimonic合金系列。

如今先进航空发动机中高温合金用量已超过50%。

此外，在航天、核工程、能源动力、交通运输、石油化工、冶金等领域得到广泛的应用。

高温合金在满足不同使用条件中得到发展，形成各种系列的合金，除传统的高温合金外，还开发出一批高温耐磨、高温耐蚀的合金。

高温合金是航空发动机、火箭发动机、燃气轮机等高温热端部件的不可代替的材料，由于其用途的重要性，对材料的质量控制与检测非常严格。

高温合金的基本用途仍旧是飞行器的燃气轮发动机的高温部分，它要占先进的发动机重量的50％以上。

然而，这些材料在高温下极好的性能已使其用途远远超出了这一行业。

除了航空部件之外，规定将这些合金用于舰船、工业、陆地发电站以及汽车用途的涡轮发动机上。

具体的发动机部件包括涡轮盘、叶片、压缩机轮、轴、燃烧室、后燃烧部件以及发动机螺栓。

除了燃气发动机行业之外，高温合金还被选择用于火箭发动机、宇宙、石油化工、能源生产、内燃烧发动机、金属成形(热加工工模具)、热处理设备、核电反应堆和煤转换装置。

各种高温合金特性的介绍高温合金是指在高温环境下具有良好性能的合金材料。

它们具有耐高温、抗氧化、抗蠕变等特性，在航空航天、能源、化工等领域具有广泛应用。

下面将介绍几种常见的高温合金及其特性。

1.镍基高温合金镍基高温合金是目前应用最为广泛的一类高温合金。

它们的主要特性如下：-耐高温性能优异：镍基高温合金能在高温下保持良好的力学性能，能在1000℃以上长期使用。

-抗氧化：镍基高温合金能在高温气氛中形成致密的氧化层，防止进一步氧化。

-耐蠕变性能优异：镍基高温合金具有优异的抗蠕变性能，能在高温下长期承受较大的应力而不发生塑性变形。

-抗化学侵蚀能力强：镍基高温合金能够抵抗大多数腐蚀介质的侵蚀，适用于复杂的化工环境。

2.钛基高温合金钛基高温合金是一类新兴的高温合金材料，其主要特性如下：-耐高温性能优异：钛基高温合金可以在600℃以上长期使用，一些类型的钛基高温合金甚至可以在900℃以上使用。

-轻质高强度：钛基高温合金具有较低的密度和高的强度，适用于高温结构轻量化的需求。

-抗氧化：钛基高温合金通过表面氧化处理形成一层致密、防氧化的外层，具有很好的抗氧化性能。

-耐腐蚀性：钛基高温合金在酸碱、盐等腐蚀介质中的耐蚀性能较强，适用于复杂化学环境。

3.铝基高温合金铝基高温合金是一类用铝为基础元素的高温合金。

其主要特性如下：-耐高温性能优异：铝基高温合金一般在500℃以上能够长期使用，一些铝基高温合金甚至在900℃以上也有应用。

-轻质高强度：铝基高温合金的密度较低，但强度较高，适用于高温结构轻量化和高载荷需求。

-抗氧化：铝基高温合金能在高温下形成致密的氧化层，具有较好的抗氧化性能。

-耐蠕变性能优异：铝基高温合金能在高温下保持较好的力学性能，抗蠕变性能突出。

4.铂基高温合金铂基高温合金是一类以铂为基础元素的高温合金-高温稳定性：铂基高温合金在高温下具有较高的稳定性，具有较好的抗氧化性能。

-耐蠕变性能优异：铂基高温合金具有优异的抗蠕变性能，可以在高温高应力下使用。

高温合金含量明细表高温合金是一种具有优异耐热、抗氧化、耐腐蚀和抗热疲劳性能的特种合金材料，广泛应用于航空航天、能源、化工等领域。

为了正确评估和使用高温合金材料，制定高温合金含量明细表是十分必要的。

本文将从材料分类、主要成分、含量要求等方面详细介绍高温合金含量明细表。

1. 材料分类高温合金根据使用温度的不同，可分为高温亚合金和高温超合金两类。

高温亚合金一般使用温度在600℃以下，包括镍基、铁基和钴基亚合金。

高温超合金一般使用温度在600℃至1000℃之间，包括镍基、镍铁基和铁基超合金。

2. 主要成分高温合金的主要成分是金属元素，根据不同的材料类型和性能要求，其组成有所差异。

然而，一般来说，高温合金的主要成分包括镍、铁、钴等基体元素，以及铬、钼、钨、铝、钛、铌等合金元素。

这些合金元素的添加和配比决定了高温合金的结构和性能，其中镍基高温合金是最常用的。

3. 含量要求高温合金的含量要求对于保证材料的性能至关重要。

高温合金含量明细表是根据国际标准和行业规范制定的，包含了各种合金元素的最低和最高含量要求。

这些要求一般以质量百分比或质量分数的形式给出。

举例来说，一种常用的镍基高温合金的含量要求可能是：镍（55-60%）、铬（15-21%）、铝（4-6%）、钛（2-3%）、钨（3-5%）等。

高温合金含量明细表的编制需要依据具体的材料标准和客户需求。

各种高温合金材料在应用领域和工艺要求上存在差异，因此需根据实际情况进行调整和制定。

此外，高温合金含量明细表还应包含其他信息，如元素含量的允许偏差范围、检测方法和标准等。

制定高温合金含量明细表有助于保证高温合金的质量和性能，并提供给使用者有关材料组分的准确信息，以便选材和进行工艺设计。

对于生产厂家和供应商而言，高温合金含量明细表也是进行质保和质控的重要依据，有助于确保产品符合规范要求。

总结而言，高温合金含量明细表是用于确保高温合金材料质量和性能的重要文件。

通过明确每种元素的含量要求，可为材料的选择、设计和使用提供准确的依据。

高温合金牌号国标摘要：1.高温合金概述2.高温合金牌号国标分类3.常见高温合金及其应用领域4.高温合金的选材原则与加工工艺5.我国高温合金产业的发展现状与展望正文：一、高温合金概述高温合金是指在高温环境下具有良好抗氧化性、热疲劳性、蠕变性等性能的金属材料。

高温合金通常由铁、镍、钴、钛等金属元素组成，并添加了铬、铝、钨、硼等合金元素。

高温合金广泛应用于航空航天、电力、石油化工、核工业等高温、高压、高氧化性环境下。

二、高温合金牌号国标分类根据我国国家标准GB/T 15000-2017《高温合金和耐热钢分类》，高温合金牌号分为以下几类：1.铁基高温合金：如GH系列、Fecralloy等；2.镍基高温合金：如IN718、IN738、IN939等；3.钴基高温合金：如CoCrAlY、CoNiCrAlY等；4.钛基高温合金：如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn等；5.铜基高温合金：如Cu-Ni-Fe、Cu-Al等。

三、常见高温合金及其应用领域1.铁基高温合金：广泛应用于涡轮叶片、涡轮盘、热交换器、螺栓等部件；2.镍基高温合金：应用于涡轮叶片、涡轮盘、燃烧室、喷嘴等高温高压环境；3.钴基高温合金：主要应用于航空航天、核工业等领域的高温部件；4.钛基高温合金：应用于航空航天、化工、医疗等领域的耐磨、耐腐蚀部件；5.铜基高温合金：应用于导热、导电、耐磨等高温环境。

四、高温合金的选材原则与加工工艺1.选材原则：根据使用环境、力学性能、加工性能等方面进行选择；2.加工工艺：包括熔炼、铸造、锻造、焊接、热处理等。

加工过程中应注意控制晶粒度、组织形态、杂质含量等，以保证高温合金的性能。

五、我国高温合金产业的发展现状与展望1.发展现状：我国高温合金产业已具备一定的规模，产品种类日益丰富，部分产品达到国际先进水平；2.发展趋势：高端化、轻质化、环保化、智能化。

未来我国高温合金产业将加大对新材料、新技术的研发投入，提高产品质量，拓宽应用领域。

高温合金的加工与应用高温合金是一种具有高温强度、抗氧化、耐腐蚀等特性的材料，广泛用于航天、航空、电力、石化、冶金等领域。

但是，高温合金的加工过程十分困难，需要先进的技术和设备来实现。

一、高温合金的加工方法1. 热加工高温合金在室温下是一种脆性材料，难以进行塑性加工。

因此，通常采用热加工的方法来加工高温合金，如锻造、轧制、挤压等。

其中，锻造是一种常用的加工方法，通过高温下的压力使材料发生塑性变形，以改善其力学性能和密度。

锻造可以分为开放式锻造和闭式锻造，闭式锻造适合于制造高精度的零件，而开放式锻造适合于大型压力容器等大件零部件。

2. 切削加工高温合金的切削加工需要使用特殊的刀具，例如多刃刀具和涂层刀具。

切削加工应尽量控制温度，避免温度过高对材料造成热损伤，影响其性能。

钨钢刀具容易热削，铁系钎料比钨系钎料更适合切削高温合金，但也容易导致表面严重热损伤，形成高温的氧化层和化合物，影响后续的加工质量。

二、高温合金的应用领域1. 航空发动机高温合金在航空发动机的制造中被广泛应用。

由于航空发动机处于极端的温度和压力环境下，因此需要使用高温合金来制造叶片、涡轮、密封件等零部件。

高温合金可以在900℃以上的高温环境下工作，具有耐腐蚀性和抗氧化性，能够保证发动机的长期可靠运行。

2. 石化装置高温合金也广泛应用于石化装置中的高温反应器、换热器、催化剂等零部件。

这些零部件需要在高温、高压和腐蚀性环境下工作，因此需要使用高温合金。

高温合金的高温强度和抗腐蚀性能，使其能够承受高量程的热膨胀、高压和强酸强碱等强腐蚀介质的侵蚀，从而延长设备的使用寿命。

3. 核能工业高温合金在核能工业中也扮演着重要角色。

核反应堆中需要使用高温合金制造燃料元件、反应堆芯等零部件。

高温合金可以承受放射性材料辐射所引起的腐蚀性和不规则形貌，使核工业的运转更加安全可靠。

三、高温合金的未来前景随着科技的进步，高温合金的应用领域会越来越广泛。

同时，为了进一步提高高温合金的性能和应用范围，科学家们也在不断进行研究和探索。

高温合金高温合金又叫热强合金、超级合金。

按基体组织材料可分为三类：铁基、镍基和铬基。

按生产方式可分为变形高温合金与铸造高温合金。

按强化机理可分为碳化物强化、固溶强化、时效强化和弥散强化。

一般用于航空发动机耐高温材料的制造，特别是喷气发动机最后两级压气机和最初两级涡轮叶片、燃烧室、加力燃烧室、涡轮盘、涡轮叶片及紧固件的制造。

是重要战略物资，各航空大国都在极其保密的条件下研制。

随着科技事业的发展，高温合金逐渐形成六个较为完整的部分。

一、变形高温合金变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工，工作温度范围-253～1320℃，具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标，具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。

按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。

1、固溶强化型合金使用温度范围为900～1300℃，最高抗氧化温度达1320℃。

例如GH128合金，室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa；1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa 应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。

固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。

2、时效强化型合金使用温度为-253～950℃，一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。

制作涡轮盘的合金工作温度为-253～700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。

例如：GH4169合金，在650℃的最高屈服强度达1000MPa；制作叶片的合金温度可达950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸强度为490MPa，940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。

变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。

二、铸造高温合金铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。

其主要特点是：1. 具有更宽的成分范围由于可不必兼顾其变形加工性能，合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。

1. 高温合金的定义：高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定盈利作用下长期工作的一类金属材料。

2. 高温合金的命名方法：变形高温合金以“GH”加4位阿拉伯数字表示。

前缀后第一位数字表分类号，1、2表铁基或铁镍基，3、4表镍基，5、6表钴基；1、3、5表固溶强化型合金，2、4、6表时效沉淀型合金。

前缀后的第2、3、4位表合金编号。

铸造高温合金以“K”加3位阿拉伯数字表示。

前缀后第一位数字表分类号，含义与变形合金相同，第2、3位表合金编号。

粉末高温合金以“FGH”加阿拉伯数字表示。

3. 高温合金主要用于四大热端部件：导向器、涡轮叶片、涡轮盘、燃烧室。

4. 常见的高温合金基体有哪几种？ 铁基 镍基 钴基5. 高温合金的固溶强化机制：固溶度小的合金元素较之固溶度大的合金元素，会产生更强烈的固溶强化作用，但其溶解度小却又限制其加入量。

6. 合金元素的固溶强化能力排序：Cr<Mo<W<V<Nb<Ta<Al<Ti<Be7. 影响蠕变的重要因素：层错能8. 合金元素对层错能的影响规律：合金元素对镍的层错能的影响按下列次序递减：W Ti Cr Co Cu Fe。

对于奥氏体铁，合金元素对层错能的影响也很显著，低层错能合金的高温强度较高。

9. 第二相强化的本质：第二相质点与位错的交互作用是合金第二相强化的本质。

10. 第二相强化机制：第二相质点强化是由两个相晶格错配产生的弹性应力场对位错运动施加的阻力，其作用完全与固溶强化中由溶质原子尺寸不同引起的弹性应力场的作用相似。

11. 高温合金γ’是如何强化其性能的?γ’相本身既有较好的强度又是可以产与变形的，不会由于吸出大量γ’或存在 大块γ’相而造成严重的脆性。

所以使得γ’相成为高温合金的主要强化相。

12. 碳化物时效强化的条件？1）具有高温下可以溶解和低温下析出的可能性。

2）碳化物的结构与奥氏体基体相似，具有均匀析出的条件。