高温合金教材重点要点

合金元素原

子

序

数

族原子量

主要化

合价

晶格类型合金性能其它特点

镍Ni 28 VIII A 58.71 +2、+3、

+4

FCC

近似银白色、硬而有延展性

并具有铁磁性的金属元素，

它能够高度磨光和抗腐蚀

能扩大奥氏体区域

钴Co 27 VIII A 58.933 +2、+3 HCP→FCC 熔点高、持久断裂曲线比较

平缓。优异的抗热腐蚀性能

和冷热疲劳性能，良好焊接

性。

降低基体的堆垛层错能。

钴加到镍基，降低Ti和

Al的溶解度

铁Fe 26 VIII A 55.845 +2、+3 BCC→FCC→

BCC

纯铁具有银白色金属光泽；

有良好的延展性、导电、导

热性能

加入钴基合金中，可扩大

奥氏体区

铬Cr 24 VI A 51.996 +2、+3 BCC 银白色金属，质极硬，耐腐

蚀铬具有很高的耐腐蚀性，

在空气中，即便是在赤热的

状态下，氧化也很慢。不溶

于水

Cr十分之一进入γ`相，还

有少量碳化物，大部分溶

于γ固溶体。C与活泼的

难熔金属Ti、Ta、Hf、Nb

生成MC化物。

钼Mo 42 VI B 95.94 +2、+4、

+6

银白色金属，硬而坚韧。Mo

明显增大Ni固溶体晶格常

数，并使屈服强度明显在增

大

由于Mo的加入，使合金

形成大量的M6C碳化物，

这些碳化物细小弥散。同

时也进入γ`相，改变基体

与γ`的晶格错配度。Mo

还能细化奥氏体晶粒。

铌Nb 41 V B 92.906 +2、+3、

+4、+5

灰白色金属。铌原子半径比

铁、钼大。

Nb主要溶于γ`相，在γ相

通常只占加入量的10%左

右。Nb还能降低γ固溶体

的平均晶粒尺寸，但过多

的Nb会引起Laves相的析

出

钽Ta 73 V B 180.947 钽的质地十分坚硬，钽富有

延展性，可以拉成细丝式制

薄箔。其热膨胀系数很小。

钽有非常出色的化学性质，

具有极高的抗腐蚀性

钽在镍基高温合金中约

80%进入γ`相，增强γ`相

的效果，，约10%至15%

形成富Ta的碳化物，只有

5%至10%左右进入γ相。

Ta也降低γ固溶体的堆垛

层错能。

钨W 74 VI B 183.84 +2、+3、

+4、+5

钢灰色或银白色，硬度高，

熔点高，常温下不受空气侵

蚀

明显降低γ基体层错能，

层错能降低有效的改善高

温合金的蠕变性能。进入

γ`相改变γ`和γ的晶格常

数及错配度

铼Re 75 VII B 186.207 +3、+4、

+6、+7

六角密集

外表与铂同，纯铼质软，有

良好的机械性能

铼原子进入γ固溶体，降

低其他合金元素的扩散速

率，阻止γ`相长大，细化

γ`相尺寸，而且提高γ∕γ`

错配度。但进入TCP相对

组织不利，加入过多偏析

严重。

钒V 23 V B 50.941 BCC 有延展性，质坚硬，无磁性。

具有耐盐酸和硫酸的本领。

主要分布在γ奥氏体约占

70%至80%，其次分布γ`

相约占14%至29%，在微

量相分布很少，仅占2%至

6%。钒对合金晶粒有细化

作用。

钌Ru 44 VIII 101.07 硬质的白色金属、化学性质主要溶于γ相中，使合金

很稳定。 具有较大的负错配度，增加了单晶合金形成筏排组

织的倾向。

注意：

1、M 和Mo 是非常有效的固溶强化元素，W 在γ和γ`相各占一半，W 既强化γ也强化γ`相，而Mo 主要溶解于γ相，对固溶强化起主要作用。

2、Nb 和Ta 主要溶解于γ`相，对固溶强化也起主要作用。

3、Re 原子在γ基体中易形成短程有序原子团，阻碍位错运动。

4、V 对变形镍基高温合金的热加工塑性有明显提高，少量V 使铁基高温合金消除缺口敏感性。

5、Ru 是一种有效的固溶强化元素，可抑制TCP 相，明显改善高温蠕变强度。

第四章 合金高温的沉淀强化及合金元素的作用

4.1 沉淀强化机理

4.1.1共格应变强化机制

1.晶格常数相差越大（即点阵错配度）愈大，γ'相周围应力场越强，造成的效果越显著。

γγγ']/a a -[a ε

2.凡是能够提高γ'相晶格常数的合金元素：如Nb 、Ti 和Ta 等，都增加γ'相周围的宫格相变，起显著强化作用。凡是大部分能进入γ奥氏体的合金元素：如Mo 、Fe 和Cr 等固溶强化元素，都能提高γ奥氏体的晶格常数，从而降低γ和γ'相的共格应变。γ''相为体心立方结构，晶格常数更大。造成γ/γ'及γ/γ''相点阵错配度大大增加。

3.错配度太大的合金，在高温下γ'相变得很不稳定，容易聚焦长大，而松弛弹性应力。Γ错配度小的合金，γ'相在高温稳定，因而对抗蠕变性能特别有利，通常表现为错配度越小，高温抗蠕变性能越好。

4.1.2 Orowan 绕过机制

在高温合金γ奥氏体基体内弥散分布的沉淀相颗粒，当这些颗粒比基体硬，强度比基体高，颗粒间距较大或者是与基体没有共格关系的外加弥散质点时，运动位错不能切割这些质点，而只能通过绕过方式越过这些障碍。

4.1.3位错切割有序颗粒机制

当高温合金γ基体中沉淀相硬度较硬，强度不高，且与基体γ共格，具有公共的滑移面。且博格斯矢量相差很少或者基体中的全位错是沉淀相的半位错时，运动位错以切割γ'相形式越过障碍。

位错切割γ'相的所有理论，都与有序相γ'相反相筹界能有关，通常是反相筹界（APB ）能高者合金的屈服强度高。

4.1.4 位错攀移机制

当施加应力较低时，不足以开动位错切割机制或者Orowan 绕过机制时，蠕变变形只能借助于位错以热激活攀移方式越过强化粒子。沉淀相颗粒越大，间距越小，稳态蠕变速率越低，强化效果越好。

在高应力条件下，n=8.3~9.8，位错以Orowan 绕过机制通过γ'相沉淀，并在γ'沉淀质点周围下留下位错环，而在低应力条件下，n=4.1~4.9，位错以攀移方式通过γ'相颗粒。

4.1.5 沉淀强化机理的实际应用

1 沉淀强化相的数量是高温合金强化的根本保证

室温下的屈服强度均随合金中的γ'相总量的增加而提高。同样，高温合金的持久强度也随γ'相的体积分数增加而增大。通常γ'相的体积分数随合金中的Al+Ti的含量而增加。Al+Ti 之和对高温持久强度起绝对性作用。

2 沉淀强化相尺寸与间距在高温合金强化中具有重要的作用

3 有序沉淀相的反相筹界能对位错切割机制起关键作用

4 高温合金的碳化物强化

VC主要弥散分布于γ奥氏体，尺寸约几个nm，呈球形分布，尺寸很小的VC颗粒与γ'基体甚至存在部分共格关系，错配度较小。

5 弥散强化

用粉末冶金的方法把惰性的氧化物质点加入到金属或者合金中，使其在0.7T m（熔点绝对温度）至熔点的温度范围内产生强化，这种机理叫做弥散强化。

4.2 合金元素的作用

4.2.1 铝

铝是形成γ'-Ni3Al相的基本组成元素，加入高温合金中的Al，约有20%进入γ固溶体，起固溶强化作用，而80%的Al，与Ni形成Ni3Al，进行沉淀强化。其次Al的加入改变γ'相中各元素的溶解度，随着Al含量增加，Al和Ni进入γ'相的数量增多（也影响其它合金元素如Ti、W、Mo、Fe等进入γ'相的数量增多）。进一步增加γ'的数量。通常还增加反相筹界能，使切割机制的强化效果增强。第三，Al含量增加，改变了γ'和γ的相之间的错配度。随着Al的增加，蠕变断裂时间增加，在某个值达到峰值，当超过峰值时，蠕变断裂时间下降，其主要原因是合金析出了大块laves相和NiAl相，使裂纹易于形成与扩展。

4.2.2 钛

钛元素加入镍基和铁基高温合金中，约10%进入γ固溶体，起一定固溶强化作用。约90%进入γ'相，钛原子可以代替γ'-Ni3Al相中的Al原子，而形成Ni3（Al，Ti）。在一定铝含量条件下，随着Ti含量增加，γ'相数量增加，引起合金室温和高温强调增加。γ'相中存在的Ti原子明显提高反相筹界能，Ti/Al之比增加，γ'相的反相筹界能提高。反相筹界能提高可强化切割机制引起的强化效应。但Ti/Al之比过高使γ和γ'晶格常数差别太大，将加速γ'相长大，使γ'相在热力学上不稳定，有向η-Ni3Al转变的倾向。

4.2.3 Al+Ti之和和Ti/Al之比的影响

铁、镍基高温合金中γ'相的数量通常随Al+Ti之和增加而增加。但Ti/Al比对γ'相数量影响不太大。Ti/Al之比提高，明显增加反相筹界能。Al+Ti含量的增加还影响γ'相的尺寸，γ'相的大小随着Al+Ti含量的增加而减少，但Ti/Al比基本不影响γ'的尺寸。同时Al+Ti之和和Ti/Al之比还明显影响γ'相和γ相的点阵错配度。γ'相的点阵常数随合金Ti含量及Ti/Al 比成正比增加。而γ奥氏体的点阵常数随Ti/Al比的增加而减少，随Al+Ti的增大而增大。γ'与γ相的错配度随Al+Ti的增加直线增加，而当Al+Ti一定时，错配度随Ti/Al的增加而降低。

4.2.4 铌

铌在γ'相中约占90%，主要进入γ'相，形成Ni3（Al，Ti，Nb），使γ'相数量增多，γ'相反相筹界能增大，γ'相颗粒尺寸增大，有序度增加，从而引起γ'相的沉淀强化作用增强。由

于铌原子占据了γ'相中的Al和Ti原子的位置，被Nb原子代替的Al和Ti原子在此形成新的γ'相，同时，在集体中Nb还降低Al和Ti的溶解度，从而造成γ'相的数量明显增加。

4.2.5 钽

钽也是主要强化γ'相，90%进入γ'相。钽进入γ'相，提高其数量和溶解温度，改变其组成，从而提高γ'相反相筹界能，相应提高合金的强度和抗蠕变性能。钽提高合金的组织稳定性，溶于γ'相的Ta原子一直γ'相的聚集、长大和溶解。溶于γ'相基体中的Ta原子，可以组织TCP相析出。

4.2.6 铪

Hf原子主要直接溶解在γ'相中，使γ'相得成分变为Ni3（Al，Ti，Hf）。Ni3Al中可以溶解7at%的Hf。Hf有90%进入γ'相含（γ'+γ共晶）。进入γ'相相的Hf原子，改变γ'相的化学成分，提高γ'相反相筹界能，有利于提高位错以切割机制通过γ'相合金的强度。由于γ'相中含有Hf，因Hf原子半径较大，而增加γ-γ'点阵错配度。Hf还改变γ'相的形态，由立法形变为树枝形。同时增加晶界块状γ'数量。Hf原子还进入MC碳化物，改变碳化物的形态，由长条状和骨架变为块状。融入固溶体的Hf，向晶界骗局，可以强化晶界。

4.2.7 多种元素综合进行沉淀强化

高温合金中的γ'相可溶解许多合金元素，其中Co可以置换镍，Ti、Nb、Ta、Hf、V可置换Al，而Fe、Cr既可置换镍，也可置换Al。Al、Ti、Nb、Ta、Hf、V优先进入γ'相强化γ'相，而Co、Cr、Mo优先进入γ基体，强化γ固溶体。而W既可进入γ'相又可γ基体，两方各占50%左右，都产生强化效果。

结语

1 铁、镍基高温合金沉淀强化的实质是沉淀强化相阻碍位错运动。运动位错以共格应变长、Orowan和切割机制以及攀移方式与沉淀颗粒进行交互作用，提高高温合金的强度和高温蠕变能力。

2 铝是形成γ'-Ni3Al相的基本组成元素，加入高温合金中的Al，约有20%进入γ固溶体，80%左右形成γ'相。在一定范围内，随着Al含量的增加，γ'相数量增多，强化效果愈好。

元素γ'：γ对γ'相数量的影

响

对γ'相的反相筹界能

对γ'相与γ相的错配度

的影响

蠕变断裂时间

铝Al 1:0.33 增加而增加增加而增加增加而增加

在一定范围增加而增加，超过峰值，直线下降，析出laves相和

NiAl相

钛Ti 1:0.17 增加而增加明显增加明显增加

Al+Ti 增加而增加（γ'相

随其增加尺寸而

减小）

直线增加

Ti/Al 影响不大明显增加当Al+Ti一定时，随着Ti/Al增加而减少

铌Nb 1:0.12 增加而增加增加而增加

钽Ta 1:0.06 增加而增加增加而增加增加而增加

铪Hf 90%进

入γ'

增加而增加增加而增加增加而增加增加而降低

第五章晶界强韧化与微合金化元素的作用晶界对室温及中文强度是有利的，但对等强温度以上使用的高温构建是有害的。

5.1晶界强韧化机理

5.1.1 晶界结构：两个晶粒的交界区，是一些规则排列的原子和一些混乱排列的原子共存区。晶界缺陷由点缺陷（空位、空位团、溶质原子）和线缺陷位错构成。

5.1.2 晶界在高温应力作用下的行为

1 晶界滑动和晶界迁移

晶界迁移是晶界沿垂直晶界面方向的运动。

晶界滑动是晶粒沿晶界面的剪切运动，在沿晶分切应力作用下，晶界位错沿晶界滑移，而同时伴随有晶界位错的攀移及晶界空位的扩散。

2 晶界扩散

3 点缺陷源和陷进

5.1.3 溶质原子偏析（凝固偏析、平衡偏析、非平衡偏析）

1 凝固偏析：合金在凝固过程中，某些元素向未凝固的液体中扩散，从而在枝晶间和晶界形成偏析，降低终凝温度，并可能形成低熔点相。

2 平衡偏析：某些微量元素的溶质原子从集体中被排斥到晶体结构不紧密的位置，如自由表面、晶界、堆垛层错以及基体和析出相之间的界面。

3 非平衡偏析形成的溶质原子向晶界区的上坡扩散，如果得不到晶内的补充（例如温度较低，扩散较慢）则在晶界上形成富集区的同时，在晶界两侧出现贫化区。

微量元素局部富集（偏析和化学反应）化学反应（析出和分解）

5.1.4 微量元素对晶界强韧化的作用机理

把一定含量范围内能够改善高温合金某些重要性能的那些微量元素，如C、B、Zr、Hf、稀土元素等都称为有益的微量元素。

1 有益的微量元素偏聚到晶界提高晶界结合力，而有害的微量原子偏聚到晶界降低晶界结合力。

2 有益的微量元素偏聚到晶界抑制有害杂质及化合物在晶界偏聚和析出，改变晶界沉淀相的状态。

3 有益微量元素作为晶界净化剂消除或减轻有害杂质的影响。

4 有益微量元素的晶界沉淀相使晶界强度和塑性同时得到改善（有益微量元素高温偏析引起晶界富集，而低温热处理则得到晶界沉淀相）

1.阻止晶界滑动，起定扎作用，或者减缓滑动速度，延长孕育周期。

2.限制空穴在沉淀相之间，使之难以聚集长大，从而延长持久断裂时间。

3.产生晶界贫乏区，提高晶界两侧区域位错滑移能力，改善晶界塑性，消除缺口敏感性。

K4169合金中，Fe、Cr是负偏析元素主要富集与枝晶臂；Mo、Nb、Ti正偏析元素主要富集于枝晶间。

5.2 微合金化元素在高温合金的作用

高温合金中加入有益的微量元素,如C、B、Zr、Hf、Mg、Ca、Y、La、Ce等进行合金化，称之为微合金化。

5.2.1 硼：对高温合金的持久、蠕变性能影响最明显，通常都有一最佳含量范围。硼的有益作用是由于硼原子在晶界富集，增加晶界结合力；硼化物在晶界以颗粒状或者块状形式分布，阻止晶界滑移并抑制晶界的空洞的连接与扩展；消除有害相在晶界析出，减少有害元

素的含量。硼化物在晶界的分布抑制了晶界胞状η-Ni3Ti相和TCP相的形成，增强组织的稳定性，硼推迟了η相的析出。

5.2.2 碳

碳作为晶界强化元素。高温合金重点碳主要形成碳化物，从液态金属凝固过程中析出的碳化物为一次碳化物，呈块状或汉字草书体形貌，主要分布于晶界或着枝晶间。大块的一次碳化物往往成为疲劳裂纹源及扩展通道。二次碳化物是时效过程或使用期间析出的，可以是MC,M23C6和M6C。高温合金中的碳铜鼓形成碳化物而改善力学性能，在晶界析出的颗粒状不连续碳化物，阻止沿晶滑动和裂纹扩展，提高持久寿命，改善持久塑性和韧性。

5.2.3 镁

1 镁微合金化，镁原子偏聚于晶界，这种偏聚属于平衡偏聚

2 微量镁在晶界偏聚降低晶界能和相界能，改善和细化晶界碳化物及其他晶界析出相的状态。

3 镁与硫等有害杂质形成低熔点的化合物MgS等，净化晶界。

4 微量镁提高持久时间和塑性，改善蠕变性能个高温拉伸塑性，增加冲击韧性和疲劳强度，对有些合金还可以改善热加工性能，提高收得率。

5.2.4 锆

元素锆偏聚到晶界，减少晶界缺陷，提高晶界结合力，降低晶界扩散速率，从而减缓位错攀移，强化晶界。同时，锆偏聚于晶界，降低界面能，改变晶界相的形态，减少晶界相的尺寸，有效组织晶粒沿晶滑动，从而提高持久寿命，改善持久塑性，消除缺口敏感性。

5.2.5 铪

Hf在铸造高温合金中通过产生弯曲晶界和去除硫对晶界的有害作用，使合金强韧化。通过弯曲晶界可以提高合金的蠕变断裂寿命和塑性。Hf也有净化晶界作用，Hf对S有高的亲和力，可以生成高熔点硫化物而被去除，从而防止S引起的晶界脆化。

适量的Hf还可降低焊缝和热影响区裂纹的敏感性。

5.2.6 钙

净化剂。同硫、痒结合生成钙的化合物，从而净化晶界，降低合金的热脆性，提高成材率。也偏聚于晶界，降低晶界扩散系数，提高合金持久寿命与塑性。还可以作为晶界韧化元素。

5.2.7 稀土元素（Y、Ce、La）

1 作为细化剂具有脱氧和脱硫作用，降低氧和硫在晶界的有害影响；

2 作为微合金化元素偏聚于晶界，起晶界强化作用；

3 作为活性元素改善合金的抗氧化性能，提高表面稳定性。

5.2.8 磷

双重作用。适量磷能够提高高温合金的抗蠕变性能，降低稳态蠕变速率，并延长第二阶段蠕变时间。

1 磷原子偏聚于晶粒边界，改变主元素之间的键合关系，形成某种原子团，增加原子间结合力，提高晶界强度。

2 或改变晶界析出相的形态，两种机理中的一种或两种共同起作用，改善高温合金的持久和蠕变性能。

第六章杂质元素的有害作用及其机理微量元素含量很低，甚至ppm量级就能明显影响高温合金力学性能和组织的那些元素。分为有益的微量元素和有害的微量元素。前者如C、B、Mg、Zr、Hf、Ca和稀土元素等；而后者即杂质元素，包括残余气体N、O、Ar、He，非金属元素P、S、Si以及金属和类金

属元素Pb、Sb、Bi、As、Sn、Se、Ag、Tl铊、Cu等。

6.1 高温合金中杂质的来源

有益元素是通过炼钢过程中有益加入的，而微量杂质元素来源于炼钢所用原材料，其次是来自于炼钢过程中大气污染（如早期的常压电弧炉冶炼）、炉壁上或坩埚上的污染，再次是来源于合金锭或母合金以及零件浇注过程中的污染。

6.1.1 炼钢用原材料带入的杂质元素

6.1.2 熔炼和铸造过程中带进的杂质元素

6.2 杂质元素的有害作用机理

6.2.1 偏聚于晶界、降低晶界结合力

几乎所有的杂质元素在高温合金中的溶解度都很小，往往偏析于晶界，降低晶界能，产生平衡偏聚。然而，由于它们改变晶界原子间的键合状态，使晶界结合力降低，从而使晶界弱化，降低高温合金的高温力学性能。

6.2.2 偏聚于晶界，形成低熔点化合物，促进晶界有害相析出

有些杂质原子在液态合金中溶解度较大，而在固态γ固溶体中溶解度很小，当杂质元素含量较高时，杂质元素偏聚晶界层形成低熔点相。

6.2.3 增加凝固偏析，影响凝固过程，促进元素偏析和有害相析出

6.2.4 形成夹杂物或溶解于γ固溶体产生脆性

6.3 杂质元素的有害作用

6.3.1 硅

高温合金中的杂质硅，富集于晶界，降低晶界强度。硅促进σ相和Laves相形成。当硅含量较高时，在晶界和晶内均偏析出片状σ相，成为裂纹产生和扩展的通道。大量的Laves 相的析出，降低室温塑性。Si还促进晶界碳化物的析出，改变其种类和形态而影响力学性能。

6.3.2 硫

高温合金中的硫偏析于晶界或相界，并使晶界和相界弱化，成为裂纹产生和扩展的通道。

6.3.3 磷

双重作用。第一：磷原子偏聚于晶界，增加晶界结合力，提高晶界强度，并改变晶界相的状态。第二：增加凝固偏析，影响凝固过程，促进元素偏析和有害相析出。

6.3.4 锰

少量的锰加入高温合金熔体可以作为一种精炼剂，通过锰与硫发生化学反应，减少硫的有害作用。

偏聚于晶界，削弱晶界结合力，明显境地持久强度。

6.3.5 金属和类金属杂质

高温合金中金属和类金属杂质有Pb、Sb、Bi、As、Sn（所谓无害元素）、Se、Ag、Tl、Cu等几十种。

金属和类金属都有害杂质几乎都偏聚与晶界，因而都对持久性能和拉伸塑性极为有害。

6.3.6 残余气体

高温合金中残留的气体包括O、N、H、Ar和He，阳和氮通常以夹杂物形式残留在钢中，影响蠕变性能与瞬时拉伸和冲击性能。

6.4 有害杂质元素的控制

6.4.1 有害杂质元素的含量要求愈来愈低，控制的元素愈来愈多。

6.4.2 有害杂质元素的生产控制

1 原材料的选择

2 冶炼工艺

3 精密铸造工艺

第七章工艺强韧化及机理

7.1 采用定向凝固工艺制备柱晶和单晶高温合金

7.1.1 等轴晶高温合金的蠕变断裂

7.1.2 柱晶和单晶高温合金的制备原理（定向凝固）

1.凝固过程中固液界面前沿液相中的温度梯度G L

2.固液界面向前推进速度（凝固速率）R

3.温度梯度G L与凝固速率R的比值G L/R

4.冷却速率G L·R

G L-1/2·R-1/4一个重要的参数，它决定一次枝晶臂间距的大小，G L·R决定二次枝晶臂间距大小。

7.1.3 定向凝固和单晶高温合金优异的强度与塑性

1.提高蠕变断裂时间，增加蠕变断裂塑性

2.改善冷热疲劳性能

3.改善薄壁性能

7.1.4 定向凝固和单晶合金的发展

7.2 控制液态合金冷却速率制备粉末高温合金

7.2.1 传统铸锻工艺引起严重偏析

1.偏析加重，而且随着淀型不断增大，凝固偏析更加加重

2.初熔温度因偏析严重而降低，而γ'相固溶度因合金元素而提高，使热加工温度范围愈来愈窄，锻造十分困难。

3.用铸锻法生产的涡轮盘、压气机盘等零器件，往往晶粒尺寸较粗大，而且轮毂与轮毂因变形量不一样，造成晶粒尺寸不一样。

7.2.2 粉末高温合金的原理与特点

粉末高温合金具有以下特点：

1.消除或减轻偏析

2.晶粒细小、组织均匀

3.改善热加工性

4.力学性能明显改善

5.简化工序，降低成本

7.2.3 粉末高温合金的发展

7.3 喷射成型制备高温合金涡轮盘

7.3.1 喷射成型的原理和特点

1.具有快速凝固的特征

2.良好的加工性能

3.力学性能明显改善

4.成本降低

7.3.2 喷射成型高温合金的发展

7.4 快速凝固工艺装备性能更加优异的强韧化高温合金

7.5 控制凝固过程星河路制备细晶铸造高温合金

7.5.1 细晶铸造工艺

对成分已确定的高温合金，铸造时凝固形态的控制主要是晶粒形态和晶粒尺寸的控制。增加形核率是细化铸造晶粒的途径。

细晶铸造工艺主要由三种，即热控法、化学法和机械法。

1.热控法

热控法又叫控制参数法、快速冷凝法或快速冷却法等。其原理是严格控制熔体合金尽可能低的温度、型壳预热温度和熔体过热温度，增大合金凝固过程的过冷度，使结晶核心增多，形核率增大，让铸件以同时凝固方式结晶，缩短合金凝固时间，限制晶粒长大获得较小的晶粒。

2.化学法

又称孕育法、添加剂法等。化学法细化晶粒细化的原理是向液态高温合金中加入大量的形核能力很强的异质形核，增加结晶的形核率，达到细化高温合金铸造晶粒的目的。

细化剂应有以下特点：稳定性非常好，熔点高，不溶解进入高温合金熔体，或者添加剂加入液态高温合金中，其中某元素与刚液反应形成稳定的异质核心；其次异质形核颗粒与固相之间存在良好的晶格匹配关系，从而使固相颗粒与将要凝固的固相间的润湿角很小，润时间越小，形核能力越强；第三分散性要好，添加颗粒要非常细小，加入高温合金熔体，既起孕育剂作用，又不至于降低合金性能。

3.机械法

包括搅动法和搅拌法。其原理是在高温合金凝固时，迫使枝晶折断、破碎，成为结晶核心，增加形核数量，使晶粒数量增多，尺寸减少，达到细化晶粒的目的。

7.5.2 细晶铸造工艺的应用

7.6 利用机械合金化方法制备弥散强化高温合金

采用机械合金化方法等粉末冶金方法把惰性的氧化物质点加入金属或合金中，使其在0.7T m（熔点的绝对温度）至熔点的温度内强化，这种强化叫做弥散强化。利用这种机理强化的高温合金，叫氧化物弥散强化高温合金。

7.6.1 弥散强化高温合金的特点

1.惰性质点抗高温凝聚

作为弥散质点，必须具有较高的生成的自由能和熔点，低的扩散速率和相界面能。（氧化物、碳化物、氮化物、硼化物都可以作为弥散相）但以金属氧化物为最好，因为氧化物的稳定性最高。

2.可与沉淀强化相结合

把弥散强化相加入到沉淀强化高温合金中，可以使弥散强化和沉淀强化两种机理结合起来，在不同范围内，发挥各自的优势。

在中低温（0.55至0.60T m以下）以沉淀强化为主，在高温（0.7T m以上）以弥散强化为主，在过渡温度区两种机构相互加强。

合金通过相变得到的合金元素与基体元素的化合物会引起合金强化。弥散强化则是机械混掺于基体材料中的硬质颗粒引起的强化。两者的区别是沉淀强化中的强化相和基体有无化学交互作用，而弥散强化沉淀相和基体无化学交互作用。

3.弥散相的数量不能太多

在保证高温强度高，韧性好的前提下，弥散相的数量应尽可能少。

7.6.2 弥散强化高温合金的制法

共同沉淀法、内氧化法和机械合金化法。机械合金化法使用最多

1.机械合金化粉末的生产

2.热机械加工

3.二次再结晶处理

3.1 静态二次再结晶

3.2 区域热处理

4.ODS高温合金的成型

7.7 采用形变热处理使变形高温合金强韧化

使高温合金产生适当的变形，直接在低于再结晶温度进行时效或退火，保留或部分保留变形后的组织结构，与时效后的组织结构相结合，显著提高高温合金的强度和塑性，实现强韧化，这种工艺方法称为形变热处理，也叫机械热处理或热机械处理。

低温形变热处理：常温形变加热处理，即在室温下进行变形，然后进行退火或时效处理。

中温形变热处理：在室温至再结晶之间温度范围进行变形，然后于再结晶温度以下进行退火或时效处理。

高温形变热处理：把合金加热到高温进行固溶处理，得到均匀微观组织，然后冷却到高于再结晶以上的一定温度范围进行热加工变形，随后快速冷却，通常采用水冷或油冷，抑制再结晶过程进行，部分或大部分保留形变强化微观组织结构，最后进行时效处理，最后析出沉淀强化相，使形变强化和沉淀强化相结合。

7.8 控制热处理参数形成弯曲晶界

弯曲晶界对高温合金强度的提高和塑性的改善都是十分有利的。镍基合金中加入少量Hf，由于晶界富Hf的γ'相的发展，使晶界由平直变为弯曲状态。

7.8.1 弯曲晶界的热处理工艺及弯晶形成机理

弯曲晶界的热处理工艺通常有三种，即等温弯晶热处理、缓冷弯晶热处理和固溶弯晶热处理三种。

1.等温弯晶热处理

将高温合金固溶处理保温一定时间空冷至时效处理温度以上某一温度保温一段时间后，空冷至室温，最后是正常的时效处理。等温处理是获得弯曲晶界的关键。

高温合金固溶处理是为了溶解主要强化相和一些二次碳化物，并使成分均匀化，同时获得所需要的晶粒尺寸。固溶处理空冷至等温处理温度保持一段时间，就在空冷过程中，合金产生了一定的热应变，引起晶格畸变，能量有所增加，对碳化物等相形核有利，同时等温处理温度与二次碳化物相形核长大温度范围一致。因此，在等温处理时，碳化物等第二相沿晶界析出。由于温度较高，过冷度较小，形核率较低，但长大速率较快，在晶界析出的碳化物等相颗粒比较粗大，间隔稀疏分布不均匀。在碳化物等相形核与长大过程中，相关元素如W、Mo、Cr等的原子要向晶界扩散，而另一些与第二相形成无关的元素如Al、Ti等的原子要向晶内扩散。原子由一个经理通过晶粒转移至另一个晶粒，导致晶界沿垂直晶界面方向移动，从而产生晶界迁移。溶质原子沿晶界偏聚，促进晶界迁移。碳化物等晶界等第二相定扎晶界。由于二次碳化物的析出温度通常高于γ'相，而等温处理的温度都比较高。因此，等温处理过程的第二相大多都是碳化物，如M6C、M23C6等。在最后的时效处理过程中析出大量的细小均匀的主要强化相，γ'相，使晶内强度达到最佳，与晶界的弯晶强化获得最佳配合，使整个合金实现强韧化。

应该强调指出，等温弯晶热处理的关键是等温处理的温度和时间。等温温度对弯晶弯曲

程度和γ'相析出形态均有影响。太低，晶界仍为平直状态，太高虽然也弯曲但晶粒粗化。

2.缓冷弯晶热处理工艺

又叫控制冷却速度处理或控冷处理。将高温合金固溶处理保持一段时间，使第二相充分溶解并使晶粒长大到所需尺寸，然后以比空冷速度要缓慢的冷却速率冷却至某一温度，空冷或直接冷却到室温，经中间处理后，最后进行时效处理。

有些高温合金如GH4118，γ'相析出温度高于M23C6。在缓冷过程中先通过碳化物析出温度区间，本应优先析出碳化物，但实际情况是碳化物析出被抑制，仍然是γ'相。其原因是碳化物与基体结构相差大，呈非共格关系，界面能相差较大。而碳化物形成元素W、Mo、Cr等原子尺寸大，扩散系数小，使形核而引起的晶界迁移，从而钉轧晶界，但大γ'相颗粒之间的晶界，则不可避免地要发生晶界迁移，因而也形成了弯曲晶界。

缓冷弯晶热处理工艺的关键是冷却速率，冷却终止温度也很重要。缓冷冷却速率太快，晶界缺少大γ'相，晶界不弯曲，仍是平直晶界。缓冷速率太慢，晶内γ'相太大，不均匀，晶界附近小γ'相堆积，缺乏大块γ'相，晶界弯曲状态也不好，只有合适的冷却速率才能得到最佳晶界γ'相的大小和分布。

3.回溶弯晶热处理工艺

回溶热处理工艺是使高温合金固溶处理之后，随炉冷却至室温或某一温度，使γ'相沿晶界析出，呈较粗颗粒不均匀分布。与控冷热处理一样，这些颗粒状的粗大γ'相阻止晶界迁移，而颗粒之间的晶界向晶内迁移，使整个晶界呈弯曲状。

7.8.2 弯曲晶界对高温合金力学性能的影响

1.对瞬时拉伸性能的影响

弯晶处理高温合金的瞬时拉伸性能标准热处理有明显改善。

2.对持久和蠕变性能的影响

弯曲晶界组织对持久和蠕变性能也有明显影响，延长持久时间，增加蠕变抗力，改善蠕变塑性。

3.对高温疲劳裂纹扩展的影响

弯曲晶界对疲劳裂纹扩展速率的影响取决于试验频率，频率高，影响不大，频率低，明显降低疲劳裂纹扩展速率。

7.8.3 弯曲晶界对高温强度的影响

1.弯曲晶界对高温强度的影响

通过弯曲热处理，高温合金组织形成弯曲晶界。弯曲晶界热处理的特点是晶界弯曲，并有大颗粒状第二相分布相间。另一特点为γ'相呈大小两种尺寸，与彼岸准热处理状态只有单一尺寸的γ'相形成鲜明的对照。

弯曲晶界及晶界上的第二相颗粒可有效阻止沿晶界滑移，从而提高晶界在高温下抵抗变形的能力。因此，弯曲晶界组织提高晶界强度的同时，也改善了晶内强度，使晶界强度和晶内强度最佳配合，因而使高温合金的强度明显提高，包括瞬时拉伸强度和蠕变持久强度。

2.弯曲晶界对高温塑性和疲劳裂纹的影响

凡是与晶界裂纹有关的断裂，弯曲晶界都起重要作用，推迟裂纹形核，延缓裂纹扩展，从而改善力学性能。

7.9 表面强韧化处理

高温合金另加表面由于机械加工往往存在残余应力、加工硬化和粗糙等缺陷，而铸造高温合金零件还会露出微观疏松，粗大γ+γ'相共晶及其他粗大第二相。这些缺陷可通过喷丸处理，激光束和离子束等高能束表面改性，改变表面营利状态，组织结构和化学成分，从而改善表面力学性能和化学性能。

7.9.1 机加工引起表面不完整

经过机械加工工序都要破坏高温合金的表面完整性，造成表面粗糙，引起加工硬化和产生表面残余应力。机加工所引起的表面加工硬化、粗糙和残余拉应力等表面不完整对高温合金的耐蚀性和抗疲劳性能必然要产生不利影响，特别是残余拉应力严重降低疲劳强度。喷丸处理是解决这一问题的有效方法。

7.9.2 喷丸处理提高疲劳强度

7.9.3 细化表层晶粒改善综合性能

在具有粗大晶粒的零件表面产生一薄层细小晶粒组织，将有助于提高综合性能和延长使用寿命。

1.用孕育剂控制表面晶粒

2.通过再结晶细化表面晶粒

7.9.4 用高能束对表面进行改性

1.消除表面粗大有害相使成分均匀化

2.消除表面粗大晶粒使组织微晶化

3.改变化学成分使表面合金化

第八章高温合金中的相变

高温合金中相变主要有凝固过程中的相变和固态相变。后者又分为扩散型相变和费扩散型相变。本章介绍的相变包括凝固过程中的相变、沉淀反应、沉淀强化相的转变、碳化物相转变以及马氏体相变等。

8.1 凝固过程中的相变

8.1.1 L→γ相变

8.1.2 L→（γ+γ'）共晶反应

8.1.3 L→MC相变或（γ+MC）共晶反应

8.1.4 L→M7C3、M23C6、M6C相变或（γ+M23C6）共晶反应

8.1.5 L→（γ+M3B2）共晶反应

8.1.6 L→（γ+Laves）共晶反应

8.1.7 L→Y相变

8.1.8 L→δ相变

8.1.9 L→Ni5Hf或Ni5Zr相变或（γ+Ni5Hf）共晶反应

8.1.10 L→μ相或σ相转变

8.1.11 L→Z相变

8.1.12 L→β相和RuAl相

8.1.13 L→α-Cr相变

8.2 沉淀析出反应

将高温合金加热到单一奥氏体，保温一段时间，使成分均匀，然后空冷、水冷或油冷，成为饱和γ奥氏体（对于一些焊Al、Ti特别高的高温合金，在冷却过程中还会析出一些沉淀强化相），然后再低于沉淀强化相的固溶温度进行时效，高温合金的主要强化相γ'就从过饱和γ固溶体析出，即γ过饱和固溶体发生了相变。

8.2.1 γ'+γ''相的析出

1.γ'相

沉淀硬化高温合金的基本条件是固溶度随着温度的降低而减小。

2.γ''相

8.2.2 NiAl、Ni2AlTi、Ni3Ti和Ni3Nb的沉淀析出

1.β-NiAl相

2.α-Ni2AlTi相

3.η-Ni3Ti相

4.δ-Ni3Nb相

8.2.3 碳化物和硼化物的析出

8.2.4 硫化物、硅化物和氮化物

高温合金常见的二次硫化物为Y-Ti2SC相、二次氮化物为Z-CrNbN相，二次三元硅化物为G-A6B16C7在高温合金中通常为Ni13Ti8Si6。

1.硫化物

2.硅化物

氮化物

3.

8.2.5 拓扑密排相的析出

拓扑密排相简称TCP相（topologically closepacked phases ），其晶体结构的特点是一方面可以看做是配位数为12、14、15、16的配位多面体堆垛而成，也可以看做是原子半径小的原子构成密排曾，其中镶嵌有原子半径大的原子。TCP通常有δ相、Laves相和μ相。

1.δ相

在铁基高温合金中，一般为FeCr，而在Ni基高温合金一般为（Cr，Mo）（Ni，Co）型。

https://www.wendangku.net/doc/df12851622.html,ves相

高温合金中从γ固溶体析出的Laves相有MgZn2型和MgCu2型两种结构其中MgZn2最为普遍。

3.μ相

镍基和铁基高温合金中，当W、Mo或W+Mo含量较高时，在固溶处理后，时效、长期时效或使用过程中容易析出μ相，其化学式为A7B6，其中A为过渡族元素（Fe，Co等），B为VI族元素（W,Mo等）。

4.χ相

χ相每个单胞有58个原子，化学组成退订为Fe36Cr12Mo12。

8.2.6 α或α2

α-Cr相和α2-Cr

8.2.7 时间-温度-相转变曲线

8.2.8 成分相区图

变形高温合金的特性、分类及用途

科技名词定义 塑性变形 科技名词定义 中文名称：塑性变形 英文名称：plastic deformation 定义：岩体、土体受力产生的、力卸除后不能恢复的那部分变形。 应用学科：水利科技（一级学科）；岩石力学、土力学、岩土工程（二级学科）；土力学（水利）（三级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 塑性变形（Plastic Deformation），的定义是物质-包括流体及固体在一定的条件下，在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。

目录 介绍 机理 影响 介绍 机理 影响 展开 编辑本段介绍 材料在外力作用下产生而在外力去除后不能恢复的那部分变形 塑性变形 。材料在外力作用下产生应力和应变（即变形）。当应力未超过材料的弹性极限时，产生的变形在外力去除后全部消除，材料恢复原状，这种变形是可逆的弹性变形。当应力超过材料的弹性极限，则产生的变形在外力去除后不能全部恢复，而残留一部分变形，材料不能恢复到原来的形状，这种残留的变形是不可逆的塑性变形。在锻压、轧制、拔制等加工过程中，产生的弹性变形比塑性变形要小得多，通常忽略不计。这类利用塑性变形而使材料成形的加工方法，统称为塑性加工。 编辑本段机理 固态金属是由大量晶粒组成的多晶体，晶粒内的原子按照体心立方、面心立方或紧密六方等方式排列成有规则的空间结构。由于多种原因，晶粒内的原子结构会存在各种缺陷。原

塑性变形 子排列的线性参差称为位错。由于位错的存在,晶体在受力后原子容易沿位错线运动,降低晶体的变形抗力。通过位错运动的传递，原子的排列发生滑移和孪晶（图1）。滑移是一部分晶粒沿原子排列最紧密的平面和方向滑动，很多原子平面的滑移形成滑移带，很多滑移带集合起来就成为可见的变形。孪晶是晶粒一部分相对于一定的晶面沿一定方向相对移动，这个晶面称为孪晶面。原子移动的距离和孪晶面的距离成正比。两个孪晶面之间的原子排列方向改变，形成孪晶带。滑移和孪晶是低温时晶粒内塑性变形的两种基本方式。多晶体的晶粒边界是相邻晶粒原子结构的过渡区。晶粒越细，单位体积中的晶界面积越大，有利于晶间的移动和转动。某些金属在特定的细晶结构条件下，通过晶粒边界变形可以发生高达300～3000％的延伸率而不破裂。 编辑本段影响 金属在室温下的塑性变形，对金属的组织和性能影响很大，常会出现加工硬化、内应力和各向异性等现象。 加工硬化 塑性变形引起位错增殖，位错密度增加，不同方向的位错发 塑性变形力学原理 生交割，位错的运动受到阻碍，使金属产生加工硬化。加工硬化能提高金属的硬度、强度和变形抗力，同时降低塑性，使以后的冷态变形困难。

高温合金材料项目可行性研究报告

高温合金材料项目 可行性研究报告 xxx实业发展公司

第一章概述 一、项目概况 （一）项目名称 高温合金材料项目 高温合金材料最初主要应用于航空航天领域，由于其良好的耐高温，耐腐蚀等性能，逐渐被应用到电力，船舰，汽车，冶金，玻璃制造，原子能等工业领域，从而大大的拓展了应用领域。随着高温合金的发展，新型高温合金材料的出现，高温合金的市场需求处于逐步扩大和增长的趋势。 （二）项目选址 xx科技园 项目属于相关制造行业，投资项目对其生产工艺流程、设施布置等都有较为严格的标准化要求，为了更好地发挥其经济效益并综合考虑环境等多方面的因素，根据项目选址的一般原则和项目建设地的实际情况，该项目选址应遵循以下基本原则的要求。 （三）项目用地规模 项目总用地面积57108.54平方米（折合约85.62亩）。 （四）项目用地控制指标 该工程规划建筑系数55.40%，建筑容积率1.32，建设区域绿化覆盖率5.70%，固定资产投资强度173.07万元/亩。

（五）土建工程指标 项目净用地面积57108.54平方米，建筑物基底占地面积31638.13平方米，总建筑面积75383.27平方米，其中：规划建设主体工程55544.54平方米，项目规划绿化面积4293.28平方米。 （六）设备选型方案 项目计划购置设备共计109台（套），设备购置费6901.29万元。 （七）节能分析 1、项目年用电量1077285.84千瓦时，折合132.40吨标准煤。 2、项目年总用水量49092.48立方米，折合4.19吨标准煤。 3、“高温合金材料项目投资建设项目”，年用电量1077285.84千瓦时，年总用水量49092.48立方米，项目年综合总耗能量（当量值）136.59吨标准煤/年。达产年综合节能量40.80吨标准煤/年，项目总节能率 23.53%，能源利用效果良好。 （八）环境保护 项目符合xx科技园发展规划，符合xx科技园产业结构调整规划和国家的产业发展政策；对产生的各类污染物都采取了切实可行的治理措施，严格控制在国家规定的排放标准内，项目建设不会对区域生态环境产生明显的影响。 （九）项目总投资及资金构成

高温合金概述

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。

高温合金材料设计与制备的基础研究

项目名称：高温合金材料设计与制备的基础研究首席科学家：孙晓峰中国科学院金属研究所起止年限：2010年1月-2014年8月 依托部门：中国科学院

一、研究内容 1. 拟解决的关键科学问题 高温合金中通常含有十几种强化元素，合金化程度较高，强化机理复杂，有的强化元素之间还存在较强的交互作用，认识复杂体系中合金化元素的作用机制是高温合金成分优化和发展先进合金的理论基础，但迄今为止，部分元素的作用机制仍不清楚。高温合金中的纯净化冶炼及凝固缺陷控制是改善材料综合性能、提高产品合格率的关键环节，但我国的冶炼水平与欧美等发达国家存在较大差距，对于凝固缺陷的形成机理尚不明确，实际工程中仍然靠经验和反复试制来解决问题，此外，在前期工作中发现现有凝固理论中的枝晶生长机制尚不完善，有待于进一步研究。在热加工方面，粉末冶金与喷射成形为获得均质近终成形大型铸锻件提供了新的短流程、低成本技术途径，然而，对于热加工过程中的塑性变形动力学、原始颗粒边界和夹杂物等缺陷的形成机理和控制方法等方面仍缺乏系统的理论研究工作。抗高温氧化腐蚀防护涂层为高温合金构件的长寿命服役提供了重要的保障，但由于高温防护涂层服役环境的特殊性与防护涂层的多界面特性，使得抗高温腐蚀涂层的防护机理以及陶瓷涂层与金属涂层界面的相容性等科学问题尚没有得到有效的解决。为了保证发动机的安全可靠性，高温合金材料的性能评价方法和基础数据测试是发动机设计选材的重要依据，国内在高温结构材料的使用性能表征方法以及在服役环境下的损伤特征和寿命预测方面开展了一些研究工作，但还没有形成系统的理论体系。针对上述高温合金设计与制备中存在的问题，本项目拟解决的关键科学问题如下： （1）复杂多元先进高温合金成分设计及强韧化机理 溶质原子Co、W、Mo、Re、Ru等及微量元素C、B、Hf等在先进单晶高温合金中的原子占位、偏聚与扩散行为；强化相的晶体结构、析出规律及稳定性对高温合金组织及性能的影响；热-力耦合作用下固相扩散诱发的合金微结构演变动力学；溶质原子间的交互作用；多元强化合金的成分设计、高温度梯度定向凝固组织与性能调控。 （2）高温合金纯净化冶炼及凝固缺陷形成与控制 高温合金纯净化冶炼过程中杂质元素去除热力学和动力学，高温熔体中亚结构的表征及演化动力学；熔体结构及熔体热历史对凝固组织和缺陷的影响规律；多场耦合作用下胞状枝晶生长机制及凝固组织演变过程；多元复杂合金凝固过程动力学模型的建立、多场耦合求解及凝固组织演变“可视化”数值模拟；高温合金缺陷形成机理与控制基础理论。

2019年产1000吨超纯净高性能高温合金材料建设项目可行性研究报告

2019年产1000吨超纯净高性能高温合金材料建设项目可行性研究报告 2019年6月

目录 一、项目概况 (4) 二、项目建设的必要性 (4) 1、项目建设是国家战略发展的需要 (4) 2、项目建设有利于提高我国高温合金制造水平 (5) 3、项目建设有利于企业的发展 (5) 三、项目建设的可行性 (6) 1、项目建设符合国家产业政策和发展规划 (6) （1）符合《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》方向 (6) （2）符合《新材料产业发展指南》方向 (7) 2、深厚的技术积累为项目的实施提供了技术保障 (7) 3、丰富的客户资源为项目的市场消化提供了可靠保障 (8) 4、公司拥有高温合金生产运营的成功经验 (9) 5、公司拥有完善的产品质量控制体系 (9) 四、项目建设方案 (10) 五、项目投资概算 (11) 1、项目投资明细 (11) 2、主要设备情况 (11) 六、项目技术工艺分析 (12) 1、项目采取的技术工艺设计原则 (12) （1）先进性与适用性相结合的原则 (12) （2）经济合理性与可靠性相结合的原则 (12) （3）坚持节能、环保与安全生产的原则 (12)

2、项目采取的核心关键技术 (13) （1）高温合金超纯净熔炼工艺技术 (13) （2）均质、细晶变形高温合金制造技术 (13) （3）超纯净镍基高温合金的计算机模拟与仿真技术 (13) 3、项目工艺流程 (14) （1）航空用高温合金母合金生产工艺流程 (14) （2）航空、核电、燃机用高温合金棒材生产工艺流程 (14) 七、项目实施进度计划 (15) 八、项目主要原材料及能源供应情况 (16) 九、项目经济效益分析 (16)

高温合金材料介绍

MONEL 400 /UNS N04400 The alloy has excellent corrosion resistance in hydrofluoric acid and fluorine gas, and is suitable for pipe fittings and valves etc for chemical industry, petroleum, atomic energy, marine development. 在氢氟酸和氟气中具有优异的耐蚀性，适用于化工、石油、原子能、海洋开发中用的管件、阀件等。 NICKEL 200 ( UNS N02200 / DIN. W.Nr. 2.4060 ) The alloy is from pure commercial (99.6%) nickel, has good mechanical properties and excellent corrosion resistance, high thermal conductivity, low gas content and low vapor pressure. Mainly used in food processing equipment, salt refining equipment, mining and ocean mining. High temperature above 300 DEG C for manufacturing industrial sodium hydroxide required equipment. 是纯商业性（99.6%）造成的镍，具有优良的力学性能和优良的耐腐蚀性，较高的热和电导率，低气体含量和低蒸汽压力。主要应用于食物加工处理设备、食盐提炼设备、采矿和海洋开采。在300℃以上的高温条件下制造工业氢氧化钠所需的设备。 NICKEL 201 ( UNS N02201 / DIN. W.Nr. 2.4060 ) The alloy is a commercially pure nickel with very low carbon content and has been approved for use in a high temperature environment of up to 1230 degrees Celsius. 是含碳量极低的纯商业性镍，已被批准用于服务高达1230℃的高温环境中。 INCONEL 600 ( GB NS312 / UNS N06600 / DIN W.Nr.2.4816 / DIN NiCrl 5Fe / BS NA14 / AFNOR NC23FeA ) The alloy has high corrosion resistance against various corrosive media, also has good anti creep rupture strength. Recommended for the above 700 C working environment, mainly used for corrosive alkali metal production and application, especially the use of sulfide in the environment. 对于各种腐蚀介质都具有耐蚀性，还具有很好的抗蠕变断裂强度。推荐用于700℃以上的工

GH4163高温合金成分及性能

GH4163高温合金 概述： GH4163高温合金是Ni-Cr-Co基沉淀硬化型变形高温合金，使用温度可达850℃。合金在800℃以下具有较好的抗氧化性能，具有较高的屈服强度好蠕变强度，应变时效裂纹倾向性小，抗冷热疲劳强度性能好。合金具有满意的成形性能和焊接性能。适于制作航空发动机主燃烧室和加力燃烧室的板材焊接结构件和承力件，主要产品有热轧和冷轧板材、热轧和锻制棒材、冷拔（轧）无缝管和环形件等。 GH4163高温合金已用于制作航空发动机火焰筒、加力筒体、安装边、安装座和管件等。批产和使用情况良好。 零件须在固溶状态下进行焊接，可采用点焊、缝焊和氩弧焊等方法进行焊接。合金在高温长期时效或长期应力时效中，有η相析出。 GH4163高温合金化学成分 . 摘自GB/T141992，杂质元素分析有区别的摘自GB/ 15062、GJB 1952A、GJB 2297A、GJB 3165A、 GJB 3317A和GJB5301，见表 热处理制度 摘自HB/Z 140，各品种的标准热处理制度为： 固溶处理：1150℃±10℃；时效处理：1150℃±10℃×8h/AC。其中： A 锻件、环形件，固溶保温时间（1.5~2.5）h，水冷； B 管件，固溶保温时间≤15min，空冷或适当冷却； C 板材、带材，固溶保温时间：δ≤4mm，（5~15）min，空冷；4mm﹤δ≤10 mm，≤30 min，空冷或适当冷却；δ﹥10 mm，≤120 min，空冷 D 热轧和锻制棒材，固溶保温时间：d≤8mm，30 min，水冷（空冷或油冷）；d﹥8 mm， （90~150）min，水冷（空冷或油冷）。 规格范围： 板材：厚壁规格（min-max）：Φ0.1mm-Φ200.0mm 丝材：Φ0.1mm-Φ3.0mm 直条或卷条：Φ2.0mm–Φ300.0mm 产品：哈氏合金、高温合金、铜镍合金、英科乃尔、蒙乃尔、钛合金、沉淀硬化钢等各种中高端不锈钢，镍基合金等。 高温合金系列GH3030，GH4169，GH3128，GH145，GH3039，GH4099，GH605，GH5188等Inconel系列(600,601,617, 625,690,718,X-750,) 纯镍/钛合金系列N4，N5（N02201）N6，Nickel200，Nickel201等 Incoloy系列(800/800H/800HT, 825, 926,A-286,925,660A) Nimonic系列（Nimonic80A,Nimonic901）Udimet L-605 Monel系列(Monel 400,Monel K500); 哈氏合金(Hastelloy C-276);C-22（N06022），C-2000，等 精密合金系列(1J06,1J22，1J50，3J01，3J53,4J29,4J36); 耐热钢(C-276,314,2014,1Cr18Ni9Ti,904L) 冶韩实业电热合金周工/TEL：①③⑧---①⑥①⑥---⑥③④③

镍基高温合金

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

高温合金材料最新发展

高温合金材料最新发展 新一代高温合金 New Generation Ni-based and Co-based Superalloys 高温合金由于具有优的高温力学性能和抗腐蚀、氧化能力等综合性能，而广泛地用于航空航天发 动机、地面燃气轮机以及其他恶劣服役环境中的关键设备中。 Ni and Co-based superalloys have good balanced properties of high temperature strength, toughness, and resistance to degradation in corrosive or oxidizing environments, which make the materials widely used in aircraft and power-generation turbines, rocket engines, and other aggressive environments. 1．第四代镍基单晶高温合金（Ru-containing Single Crystal Ni-base Superalloys） 先进镍基单晶高温合金由于其高温下优良的综合性能而成为高推比（>12）航空发动机高压涡轮 叶片的首选材料，与传统低Cr商业单晶合金的设计思路不同，利用Ru和高Cr及其交互作用有可能 通过改变γ’相形貌，即改变合金元素在γ和γ’两相中分配比和点阵错配度，提高蠕变性能，并保持良好 的综合性能。 Different from commercial single crystal superalloys with low levels of Cr addition, high levels of Cr and Ru additions as well as the effects of their interaction influence the morphology of γ’ precipitates remark ably. They changed the elemental partitioning ratio between the γ and γ’ phases, and the lattice misfits of these experimental alloys, and enhanced the creep life with keeping the balanced properties. These new

镍基高温合金材料研究进展汇总-共7页

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。

部分高温合金牌号及成分

部分高温合金牌号及成分

部分特种合金牌号及成分Monel 400 相近牌号 UNS Trademark W.Nr N04400Monel400 2.4360 Monel 400 的化学成分: Monel 400 的物理性能: 在常温下合金的机械性能的最小值: Monel 400

Monel 400特性： Monel400是一种用量最大、用途最广、综合性能极佳的耐蚀合金。此合金在氢氟酸和氟气介质中具有优异的耐蚀性，对热浓碱液也有优良的耐蚀性。同时还耐中性溶液、水、海水、大气、有机化合物等的腐蚀。该合金的一个重要特征是一般不产生应力腐蚀裂纹，切削性能良好。 Monel 400 的金相结构: Monel400合金的组织为高强度的单相固溶体。 Monel 400 的耐腐蚀性: Monel400合金在氟气、盐酸、硫酸、氢氟酸以及它们的派生物中有极优秀的耐蚀性。同时在海水中比铜基合金更具耐蚀性。酸介质：Monel400在浓度小于85%的硫酸中都是耐蚀的。Monel400是可耐氢氟酸中为数极少的重要材料之一。水腐蚀：Monel400合金在多数水腐蚀情况下，不仅耐蚀性极佳，而且孔蚀、应力腐蚀等也很少发现，腐蚀速度小于0.025mm/a。高温腐蚀：Monel400在空气中连续工作的最高温度一般在600℃左右，在高温蒸汽中，腐蚀速度小于0.026mm/a。氨：由于Monel400合金镍含量高，故可耐585℃以下无水氨和氨化条件下的腐蚀。

Monel 400 应用领域： Monel400合金是一种多用途的材料，在许多工业领域都能应用： 1.动力工厂中的无缝输水管、蒸汽管 2.海水交换器和蒸发器 3.硫酸和盐酸环境 4.原油蒸馏 5.在海水使用设备的泵轴和螺旋桨 6.核工业用于制造铀提炼和同位素分离的设备 7.制造生产盐酸设备使用的泵和阀 Monel K500 相近牌号 UNS Trademark N05500MonelK500 Monel K500 的化学成分:

高温合金材料的应用与发展

高温合金材料的应用与发展分析 李桃山王保山 南昌航空大学飞行器工程学院100631班：10号 南昌航空大学飞行器工程学院100631班：20号 摘要： 本文主要介绍高温合金材料的定义及加工特点，通过了解合金的使用范围及选择标准，使更好的发展运用在各个领域。随着工业技术的发展。要求使用具有耐更高温度下的疲劳、蠕变、热稳定性以及抗氧化性能的高温材料，以适应先进设备（主要是航空运用）的设计要求，因此近半个多世纪以来人们从未停止过对的各种高温合金材料研发。从我国高温材料的发展历程与现状分析认为，我们应该发扬民主, 军民结合, 发扬全国一盘棋的精神, 形成一个和谐的集体，使我国高温合金体系建立在一个更坚实的基础上。 关键字：高温合金材料合金分类应用合金发展前景选择标准 前言： 高温钛合金以其优良的热强性和高比强度，在航空发动机上获得了广泛的应用。类似的高温合金材料在未来很长的一段时间应该是王牌型材料，在科技日新月异的今天，对高温合金材料的研究与来发具有很高的实际意义与战略意义。未来的航空航天飞行器及其推力系统，要求发展比现有的Ti64和Ti6242合金的强度、工作温度和弹性模量更高，密度更小，价格更低的高温合金材料，因此，高温合金材料的是航空材料的发展主流。 一、高温合金材料的定义及加工特点 高温合金定义：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。 高温合金加工特点 对于镍合金、钛合金以及钴合金等高温合金来说，耐高温的特性直接提高了

高温合金GH4169

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》 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GH4169合金棒材》

铸造高温合金发展的回顾与展望

第20卷 第1期2000年3月 航 空 材 料 学 报 JOURNAL OF AERONAUT ICAL M ATERIALS Vol.20,No.1 M arch2000 铸造高温合金发展的回顾与展望 陈荣章1 王罗宝1 李建华2 (1.北京航空材料研究院,北京100095; 2.中国人民大学,北京100872) 摘要:回顾了20世纪40年代以来铸造高温合金发展中的若干重大事件:叶片以铸代锻;真空 熔炼技术;定向凝固及单晶合金;合金成分设计;Ni3Al基铸造高温合金;合金凝固过程数值 模拟;细晶铸造。展望了铸造高温合金21世纪的发展:单晶高温合金仍然是最重要的涡轮叶 片材料;继续靠工艺的发展挖掘合金潜力;发展有希望的替代材料。 关键词:合金发展;铸造高温合金;燃气涡轮叶片 中图分类号:T G24 文献标识码:A 文章编号:1005 5053(2000)01 0055 07 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。众所周知,航空发动机的发展与高温合金的发展是齐头并进、密不可分的,前者是后者的主要动力,后者是前者的重要保证。占据着航空发动机中温度最高、应力最复杂的位置的铸造涡轮叶片的合金发展尤其是这样。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[1],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。40年代以来,标志着铸造高温合金性能水平的在140M Pa/100h条件下的承温能力从750 左右提高到当前的1200 左右(图1),是十分令人鼓舞的巨大成就。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。 叶片以铸代锻 1943年,美国GE公司为其J 33航空发动机选用了钴基合金H S 21制作涡轮工作叶片,代替原先用的锻造高温合金H astelloy B。当时为了考核铸造高温合金作为转动件的可靠性,宇航局(NASA)有关部门曾对两种合金叶片同时进行台架试车鉴定。结果表明, HS 21完全可以代替H astelloy B制作涡轮转子叶片,从此开创了使用铸造高温合金工作叶片的历史[2,3]。之后,又谨慎地对X 40,GM R 235等铸造合金进行类似的考核研究,使铸造叶片的应用有所扩大。随着发动机推力的增大,叶片尺寸增大,当时发现叶片的主要失效模式从蠕变断裂转变为疲劳断裂,而铸造叶片由于晶粒粗大且不均匀,疲劳性能远低于锻造合金,加之当时出现了性能较高的沉淀硬化型镍基锻造高温合金,例如Nimonic80A, Udimet500,W aspaloy, 437 , 617等,而且锻造技术有所进步,这就使设计师又把叶片选 收稿日期:1999 09 20 作者简介:陈荣章(1937 ),男,研究员

2019年先进金属材料高温合金企业三年发展战略规划

2019年先进金属材料高温合金企业三年发展战略规划 2019年7月

目录 一、公司未来三年发展规划 (4) 1、公司总体发展目标 (4) 2、公司未来三年的发展规划 (4) 二、为实现战略目标所制定的计划 (5) 1、市场营销拓展计划 (5) （1）差异化经营 (5) （2）加强客户服务 (5) （3）提升品牌价值 (5) （4）把握市场机遇 (6) 2、研究开发计划 (6) （1）提升研发实力 (6) （2）强化市场交流和客户沟通 (6) （3）加强知识产权管理 (6) 3、人力资源提升计划 (7) （1）招聘工作规划 (7) （2）培训工作规划 (7) （3）业绩考核工作规划 (7) （4）员工激励机制 (8) 4、加强采购管理计划 (8) （1）完善采购体系 (8) （2）拓展采购渠道 (8) 5、加强生产管理计划 (9) 三、规划和目标所依据的假设条件 (9) 四、实施规划和目标可能面临的主要困难 (9)

1、资金瓶颈问题 (9) 2、人才培养与引进问题 (10) 3、管理能力问题 (10) 五、确保实现目标拟采用的措施 (10) 1、加强风险管理能力 (10) 2、加大研发投入 (11) 3、充分利用募集资金 (11) 4、加强人才引进 (11) 5、融资计划 (11)

一、公司未来三年发展规划 1、公司总体发展目标 公司致力于向飞机、航空发动机、燃气轮机、核电、能源等高端应用领域提供高性能合金材料和制品，始终坚持新技术、新产品的研究与开发，不断拓宽产品链，拓展国内外市场，立志建成国内外高性能合金材料及其制品的研发和生产基地，发展成为拥有自主知识产权和核心竞争力的国内外行业知名企业。 2、公司未来三年的发展规划 根据公司发展规划，未来三年公司的业务规划主要为募投项目的实施和研发项目的合作。随着募投项目的建成达产，公司产能将得到大幅提升，综合实力将进一步提高，公司将会依托现有业务和技术优势，加大与下游客户和科研机构之间的高性能合金材料及其制品加工研发合作，进一步确立企业竞争优势。此外，公司将进一步加强与有关科研机构和高等院校等的合作，持续开展高性能合金材料及其制品材料、设备和工艺方面的技术研发工作。 发行上市后，公司资本结构将会进一步优化，为将来进一步融资创造良好的环境。公司将根据业务发展需要，积极利用资本市场的融资功能，对法律法规允许的各类直接、间接融资方式，从融资效率、融资成本、资本结构、资金的运用周期等方面综合分析，采取多元化的融资方式满足公司的资金需求。在条件成熟时，公司也不排除将会

高温合金

1、高温合金简介 (1) 2、高温合金的主要类别 (1) 2.1变形高温合金 (2) 2.1.1固溶强化型合金 (2) 2.1.2时效强化型合金 (2) 2.2铸造高温合金 (2) 2.3粉末冶金高温合金 (3) 2.4氧化物弥散强化(ODS)合金 (3) 2.5金属间化合物高温材料 (3) 3、高温合金的强化机理 (3) 3.1固溶强化 (3) 3.2沉淀强化及第二相强化 (4) 3.3晶界强化 (4) 3.4碳化物强化及质点弥散强化 (5) 4、常用高温合金的分类 (6) 4.1铁基超耐热合金 (6) 4.1.1铁基高温合金的成分和性能 (6) 4.2镍基超耐热合金 (6) 4.2.1镍基高温合金的组织特点 (6) 4.3钴基超耐热合金 (7) 4.3.1钴基高温合金的成分 (7) 4.3.2钴基高温的高温性能 (7) 5、高温合金的几种制造工艺 (7) 6、高温合金的应用 (8) 7、参考文献 (8)

1、高温合金简介 高温合金分为三类材料：760℃高温材料、1200℃高温材料和1500℃高温材料，抗拉强度800MPa。或者说是指在760--1500℃以上及一定应力条件下长期工作的高温金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，已成为军民用燃气涡轮发动机热端部件不可替代的关键材料。 按照现有的理论，760℃高温材料按基体元素主要可分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金。按制备工艺可分为变形高温合金、铸造高温合金和粉末冶金高温合金。按强化方式有固溶强化型、沉淀强化型、氧化物弥散强化型和纤维强化型等。高温合金主要用于制造航空、舰艇和工业用燃气轮机的涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘、高压压气机盘和燃烧室等高温部件，还用于制造航天飞行器、火箭发动机、核反应堆、石油化工设备以及煤的转化等能源转换装置。 2、高温合金的主要类别 2.1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。GH后第一位数字表示分类号即1、固溶强化型铁基合金2、时效硬化型铁基合金3、固溶强化型镍基合金4、钴基合金GH后，二，三，四位数字表示顺序号。 2.1.1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。 2.1.2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。 2.2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。如对于镍基高温合金，可通过调整成分使γ’含量达60%或更高，从而在高达合金熔点85%的温度下，合金仍能保持优良性能。

高温合金的研究现状

航空航天镍基高温合金的研究现状 1万艳松2鞠祖强 南昌航空大学航空制造工程学院10032129 万艳松 南昌航空大学航空制造工程学院10032121 鞠祖强 摘要 简单介绍了镍基高温合金的发展历程，综述了近年来镍基高温合金的研究进展，并探讨了镍基高温合金的应用和发展趋势。 关键字：镍基高温合金性能发展现状 1.引言 高温合金是一种能够在600℃以上及一定应力条件下长期工作的金属材料，而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.镍基高温合金发展过程 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。 3.镍基高温合金成分和性能 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。

高温合金材料项目初步方案

高温合金材料项目初步方案 规划设计/投资方案/产业运营

高温合金材料项目初步方案 高温合金材料最初主要应用于航空航天领域，由于其良好的耐高温， 耐腐蚀等性能，逐渐被应用到电力，船舰，汽车，冶金，玻璃制造，原子 能等工业领域，从而大大的拓展了应用领域。随着高温合金的发展，新型 高温合金材料的出现，高温合金的市场需求处于逐步扩大和增长的趋势。 该高温合金材料项目计划总投资2386.38万元，其中：固定资产投资1952.89万元，占项目总投资的81.83%；流动资金433.49万元，占项目总 投资的18.17%。 达产年营业收入4142.00万元，总成本费用3244.10万元，税金及附 加46.29万元，利润总额897.90万元，利税总额1068.04万元，税后净利 润673.42万元，达产年纳税总额394.61万元；达产年投资利润率37.63%，投资利税率44.76%，投资回报率28.22%，全部投资回收期5.04年，提供 就业职位89个。 项目报告所承载的文本、数据、资料及相关图片等，均出自于为潜在 投资者或审批部门披露可信的项目建设信息之目的，报告客观公正地展现 建设项目的现状市场及发展趋势，不含任何明示性或暗示性的条件，也不 构成决策时的主导和倾向性意见。经项目承办单位法定代表人审查并提供 给报告编制人员的项目基本情况、初步设计规划及基础数据等技术资料和

财务资料，不存在任何虚假记载、误导性陈述，公司法定代表人已经郑重承诺：对其内容的真实性、准确性、完整性和合法性负责，并愿意承担由此引致的全部法律责任。 ......

高温合金材料项目初步方案目录 第一章申报单位及项目概况 一、项目申报单位概况 二、项目概况 第二章发展规划、产业政策和行业准入分析 一、发展规划分析 二、产业政策分析 三、行业准入分析 第三章资源开发及综合利用分析 一、资源开发方案。 二、资源利用方案 三、资源节约措施 第四章节能方案分析 一、用能标准和节能规范。 二、能耗状况和能耗指标分析 三、节能措施和节能效果分析 第五章建设用地、征地拆迁及移民安置分析 一、项目选址及用地方案