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變形高溫合金
變形高溫合金是指可以進(jìn)行熱、冷變形加工，工作溫度范圍-253～1320℃，具有良好的力學(xué)性能和綜合的強(qiáng)、韌性指標(biāo)，具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能的一類合金。按其熱處理工藝可分為固溶強(qiáng)化型合金和時(shí)效強(qiáng)化型合金。
1、固溶強(qiáng)化型合金
使用溫度范圍為900～1300℃，最高抗氧化溫度達(dá)1320℃。例如GH128合金，室溫拉伸強(qiáng)度為850MPa、屈服強(qiáng)度為350MPa；1000℃拉伸強(qiáng)度為140MPa、延伸率為85%,1000℃、30MPa應(yīng)力的持久壽命為200小時(shí)、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天發(fā)動機(jī)燃燒室、機(jī)匣等部件。
2、時(shí)效強(qiáng)化型合金
使用溫度為-253～950℃，一般用于制作航空、航天發(fā)動機(jī)的渦輪盤與葉片等結(jié)構(gòu)件。制作渦輪盤的合金工作溫度為-253～700℃,要求具有良好的高低溫強(qiáng)度和抗疲勞性能。例如：GH4169合金，在650℃的最高屈服強(qiáng)度達(dá)1000MPa；制作葉片的合金溫度可達(dá)950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸強(qiáng)度為490MPa，940℃、200MPa的持久壽命大于40小時(shí)。
變形高溫合金主要為航天、航空、核能、石油民用工業(yè)提供結(jié)構(gòu)鍛件、餅材、環(huán)件、棒材、板材、管材、帶材和絲材。
鑄造高溫合金
鑄造高溫合金是指可以或只能用鑄造方法成型零件的一類高溫合金。其主要特點(diǎn)是：
1.具有更寬的成分范圍由于可不必兼顧其變形加工性能，合金的設(shè)計(jì)可以集中考慮優(yōu)化其使用性能。如對于鎳基高溫合金，可通過調(diào)整成分使γ’含量達(dá)60%或更高，從而在高達(dá)合金熔點(diǎn)85%的溫度下，合金仍能保持優(yōu)良性能。
2.具有更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域由于鑄造方法具有的特殊優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)零件的使用需要，設(shè)計(jì)、制造出近終形或無余量的具有任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)和形狀的高溫合金鑄件。
根據(jù)鑄造合金的使用溫度，可以分為以下三類：
第一類：在-253～650℃使用的等軸晶鑄造高溫合金這類合金在很大的范圍溫度內(nèi)具有良好的綜合性能，特別是在低溫下能保持強(qiáng)度和塑性均不下降。如在航空、航天發(fā)動機(jī)上用量較大的K4169合金，其650℃拉伸強(qiáng)度為1000MPa、屈服強(qiáng)度850MPa、拉伸塑性15%；650℃，620MPa應(yīng)力下的持久壽命為200小時(shí)。已用于制作航空發(fā)動機(jī)中的擴(kuò)壓器機(jī)匣及航天發(fā)動機(jī)中各種泵用復(fù)雜結(jié)構(gòu)件等。
第二類：在650～950℃使用的等軸晶鑄造高溫合金這類合金在高溫下有較高的力學(xué)性能及抗熱腐蝕性能。例如K419合金，950℃時(shí)，拉伸強(qiáng)度大于700MPa、拉伸塑性大于6%；950℃，200小時(shí)的持久強(qiáng)度極限大于230MPa。這類合金適于用做航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片、導(dǎo)向葉片及整鑄渦輪。
第三類：在950～1100℃使用的定向凝固柱晶和單晶高溫合金這類合金在此溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的綜合性能和抗氧化、抗熱腐蝕性能。例如DD402單晶合金，1100℃、130MPa的應(yīng)力下持久壽命大于100小時(shí)。這是國內(nèi)使用溫度最高的渦輪葉片材料，適用于制作新型高性能發(fā)動機(jī)的一級渦輪葉片。
隨著精密鑄造工藝技術(shù)的不斷提高，新的特殊工藝也不斷出現(xiàn)。細(xì)晶鑄造技術(shù)、定向凝固技術(shù)、復(fù)雜薄壁結(jié)構(gòu)件的CA技術(shù)等都使鑄造高溫合金水平大大提高，應(yīng)用范圍不斷提高。
粉末冶金高溫合金
采用霧化高溫合金粉末，經(jīng)熱等靜壓成型或熱等靜壓后再經(jīng)鍛造成型的生產(chǎn)工藝制造出高溫合金粉末的產(chǎn)品。采用粉末冶金工藝，由于粉末顆粒細(xì)小，冷卻速度快，從而成分均勻，無宏觀偏析，而且晶粒細(xì)小，熱加工性能好，金屬利用率高，成本低，尤其是合金的屈服強(qiáng)度和疲勞性能有較大的提高。
FGH95粉末冶金高溫合金，650℃拉伸強(qiáng)度1500MPa；1034MPa應(yīng)力下持久壽命大于50小時(shí)，是當(dāng)前在650℃工作條件下強(qiáng)度水平最高的一種盤件粉末冶金高溫合金。粉末冶金高溫合金可以滿足應(yīng)力水平較高的發(fā)動機(jī)的使用要求,是高推重比發(fā)動機(jī)渦輪盤、壓氣機(jī)盤和渦輪擋板等高溫部件的選擇材料。
氧化物彌散強(qiáng)化(ODS)合金
是采用獨(dú)特的機(jī)械合金化(MA)工藝，超細(xì)的(小于50nm)在高溫下具有超穩(wěn)定的氧化物彌散強(qiáng)化相均勻地分散于合金基體中，而形成的一種特殊的高溫合金。其合金強(qiáng)度在接近合金本身熔點(diǎn)的條件下仍可維持，具有優(yōu)良的高溫蠕變性能、優(yōu)越的高溫抗氧化性能、抗碳、硫腐蝕性能。
目前已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的主要有三種ODS合金：
MA956合金在氧化氣氛下使用溫度可達(dá)1350℃，居高溫合金抗氧化、抗碳、硫腐蝕之首位。可用于航空發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)襯。
MA754合金在氧化氣氛下使用溫度可達(dá)1250℃并保持相當(dāng)高的高溫強(qiáng)度、耐中堿玻璃腐蝕。現(xiàn)已用于制作航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)向器蓖齒環(huán)和導(dǎo)向葉片。
MA6000合金在1100℃拉伸強(qiáng)度為222MPa、屈服強(qiáng)度為192MPa；1100℃，1000小時(shí)持久強(qiáng)度為127MPa，居高溫合金之首位，可用于航空發(fā)動機(jī)葉片。
金屬間化合物高溫材料
金屬間化合物高溫材料是近期研究開發(fā)的一類有重要應(yīng)用前景的、輕比重高溫材料。十幾年來，對金屬間化合物的基礎(chǔ)性研究、合金設(shè)計(jì)、工藝流程的開發(fā)以及應(yīng)用研究已經(jīng)成熟，尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制備加工技術(shù)、韌化和強(qiáng)化、力學(xué)性能以及應(yīng)用研究方面取得了令人矚目的成就。
Ti3Al基合金(TAC-1)，TiAl基合金(TAC-2)以及Ti2AlNb基合金具有低密度(3.8～5.8g/cm3)、高溫高強(qiáng)度、高鋼度以及優(yōu)異的抗氧化、抗蠕變等優(yōu)點(diǎn)，可以使結(jié)構(gòu)件減重35～50%。Ni3Al基合金，MX-246具有很好的耐腐蝕、耐磨損和耐氣蝕性能，展示出極好的應(yīng)用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蝕性能，在中溫(小于600℃)有較高強(qiáng)度，成本低，是一種可以部分取代不銹鋼的新材料。
環(huán)境高溫合金
在民用工業(yè)的很多領(lǐng)域，服役的構(gòu)件材料都處于高溫的腐蝕環(huán)境中。為滿足市場需要，根據(jù)材料的使用環(huán)境，歸類出系列高溫合金。
1、高溫合金母合金系列
2、抗腐蝕高溫合金板、棒、絲、帶、管及鍛件
3、高強(qiáng)度、耐腐蝕高溫合金棒材、彈簧絲、焊絲、板、帶材、鍛件
4、耐玻璃腐蝕系列產(chǎn)品
5、環(huán)境耐蝕、硬表面耐磨高溫合金系列
6、特種精密鑄造零件(葉片、增壓渦輪、渦輪轉(zhuǎn)子、導(dǎo)向器、儀表接頭)
7、玻棉生產(chǎn)用離心器、高溫軸及輔件8、鋼坯加熱爐用鈷基合金耐熱墊塊和滑軌
9、閥門座圈
10、鑄造“U”形電阻帶
11、離心鑄管系列
12、納米材料系列產(chǎn)品
13、輕比重高溫結(jié)構(gòu)材料
14、功能材料(膨脹合金、高溫高彈性合金、恒彈性合金系列)
15、生物醫(yī)學(xué)材料系列產(chǎn)品
16、電子工程用靶材系列產(chǎn)品
17、動力裝置噴嘴系列產(chǎn)品
18、司太立合金耐磨片
19、超高溫抗氧化腐蝕爐輥、輻射管。
3 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。其主要原因，一是鎳基合金中可以溶解較多合金元素，且能保持較好的組織穩(wěn)定性；二是可以形成共格有序的 A3B型金屬間化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]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；三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗氧化和抗燃?xì)飧g能力。鎳基合金含有十多種元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蝕作用，其他元素主要起強(qiáng)化作用。根據(jù)它們的強(qiáng)化作用方式可分為：固溶強(qiáng)化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等；沉淀強(qiáng)化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭；晶界強(qiáng)化元素，如硼、鋯、鎂和稀土元素等。
鎳基高溫合金按強(qiáng)化方式有固溶強(qiáng)化型合金和沉淀強(qiáng)化型合金。
•固溶強(qiáng)化型合金
具有一定的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化，抗熱腐蝕，抗冷、熱疲勞性能，并有良好的塑性和焊接性等，可用于制造工作溫度較高、承受應(yīng)力不大(每平方毫米幾公斤力，見表1)的部件，如燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室。
•沉淀強(qiáng)化型合金
通常綜合采用固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化和晶界強(qiáng)化三種強(qiáng)化方式，因而具有良好的高溫蠕變強(qiáng)度、抗疲勞性能、抗氧化和抗熱腐蝕性能，可用于制作高溫下承受應(yīng)力較高(每平方毫米十幾公斤力以上，見表2) 的部件，如燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪葉片、渦輪盤等。
4組織編輯
鎳基合金的顯微組織特點(diǎn)及其發(fā)展情況，合金中除奧氏體基體外，還有在基體中弭散分布的γ'相，在晶界上的二次碳化物和在凝固時(shí)析出的一次碳化物和硼化物等。隨著合金化程度的提高，其顯微組織的變化有如下趨勢：γ'相數(shù)量逐漸增多，尺寸逐漸增大，并由球狀變成立方體，同一合金中出現(xiàn)尺寸和形態(tài)不相同的γ'相。在鑄造合金中還出現(xiàn)在凝固過程中形成的γ+γ'共晶，晶界析出不連續(xù)的顆粒狀碳化物并被γ'相薄膜所包圍，組織的這些變化改善了合金的性能。
現(xiàn)代鎳基合金的化學(xué)成分十分復(fù)雜，合金的飽和度很高，因此要求對每個(gè)合金元素(尤其是主要強(qiáng)化元素)的含量嚴(yán)加控制，否則會在使用過程中容易析出有害相，如σ、µ相，損害合金的強(qiáng)度和韌性。在鎳基鑄造高溫合金中發(fā)展出了定向結(jié)晶渦輪葉片和單晶渦輪葉片。
定向結(jié)晶葉片消除了對空洞和裂紋敏感的橫向晶界，使全部晶界平行于應(yīng)力軸方向，從而改善了合金的使用性能。單晶葉片消除了全部晶界，不必加入晶界強(qiáng)化元素，使合金的初熔溫度相對升高，從而提高了合金的高溫強(qiáng)度，并進(jìn)一步改善了合金的綜合性能。
5生產(chǎn)工藝編輯
鎳基合金，特別是沉淀強(qiáng)化型合金含有較高的鋁、鈦等合金元素。通常采用真空感應(yīng)爐熔煉，并經(jīng)真空自耗爐或電渣爐重熔。熱加工采用鍛造、軋制工藝，對于高合金化合金，由于熱塑性差，則采用擠壓開坯后軋制或用軟鋼(或不銹鋼)包套直接擠壓工藝。鑄造合金通常用真空感應(yīng)爐熔煉母合金，并用真空重熔-精密鑄造法制成零件。
變形合金和部分鑄造合金需進(jìn)行熱處理，包括固溶處理、中間處理和時(shí)效處理，以Udmet 500合金為例，它的熱處理制度分為四段：固溶處理，1175℃，2小時(shí)，空冷；中間處理，1080℃，4小時(shí)，空冷；一次時(shí)效處理，843℃，24小時(shí)，空冷；二次時(shí)效處理，760℃，16小時(shí)，空冷。以獲得所要求的組織狀態(tài)和良好的綜合性能。
鐵鎳基高溫合金的焊接性及焊接工藝一、焊接性 對于固熔強(qiáng)化的高溫合金，主要問題是焊縫結(jié)晶裂紋和過熱區(qū)的晶粒長大，焊接接頭的“等強(qiáng)度”等。 對于沉淀強(qiáng)化的高溫合金，除了焊縫的結(jié)晶裂紋外，還有液化裂紋和再熱裂紋；焊接接頭的“等強(qiáng)度”問 題也很突出，焊縫和熱影響區(qū)的強(qiáng)度、塑性往往達(dá)不到母材金屬的水平。 1、焊縫的熱裂紋 鐵鎳基合金都具有較大的焊接熱裂紋傾向，特別是沉淀強(qiáng)化的合金，溶解度有限的元素 Ni 和 Fe，易 在晶界處形成低熔點(diǎn)物質(zhì)，如 Ni—Si，Fe—Nb，Ni—B 等；同時(shí)對某些雜質(zhì)非常敏感，如：S、P、Pb、Bi、 Sn、Ca 等；這些高溫合金易形成方向性強(qiáng)的單項(xiàng)奧氏體柱狀晶，促使雜質(zhì)偏析；這些高溫合金的線膨脹系 數(shù)很大，易形成較大的焊接應(yīng)力。 實(shí)踐證明，沉淀強(qiáng)化的合金比固熔強(qiáng)化合金具有更大的熱裂傾向。 影響焊縫產(chǎn)生熱裂紋的因素有： ①合金系統(tǒng)特性的影響。 凝固溫度區(qū)間越大，且固相線低的合金，結(jié)晶裂紋傾向越大。如： N—155（30Cr17Ni15Co12Mo3Nb） ， 而 S—590（40Cr20Ni20Co20Mo4W4Nb4）裂紋傾向就較小。 ②焊縫中合金元素的影響。 采用不同的焊材，焊縫的熱裂傾向有很大的差別。如鐵基合金 Cr15Ni40W5Mo2Al2Ti3 在 TIG 焊時(shí)，選用 與母材合金同質(zhì)的焊絲，即焊縫含有γ ／ 形成元素，結(jié)果焊縫產(chǎn)生結(jié)晶裂紋；而選用固熔強(qiáng)化型 HGH113， Ni—Cr—Mo 系焊絲，含有較多的 Mo，Mo 在高 Ni 合金中具有很高的溶解度，不會形成易熔物質(zhì)，故也不 會引起熱裂紋。含 Mo 量越高，焊縫的熱裂傾向越小；同時(shí) Mo 還能提高固熔體的擴(kuò)散激活能，而阻止形 成正亞晶界裂紋（多元化裂紋） 。 B、Si、Mn 含量降低，Ni、Ti 成分增加，裂紋減少。 ③變質(zhì)劑的影響。 用變質(zhì)劑細(xì)化焊縫一次結(jié)晶組織，能明顯減少熱裂傾向。 ④雜質(zhì)元素的影響。 有害雜質(zhì)元素，S、P、B 等，常常是焊縫產(chǎn)生熱裂紋的原因。 ⑤焊接工藝的影響。 焊接接頭具有較大的拘束應(yīng)力，促使焊縫熱裂傾向大。采用脈沖氬弧焊或適當(dāng)減少焊縫電流，以減少 熔池的過熱，對于提高焊縫的抗熱裂性是有益的。 2、熱影響區(qū)的液化裂紋 低熔點(diǎn)共晶物形成的晶間液膜引起液化裂紋。 A—286 的晶界處有 Ti、Si、Ni、Mo 等元素的偏析，形成低熔點(diǎn)共晶物。 液膜還可以在碳化物相 （MC 或 M6C） 的周圍形成， 如 Inconel718,鑄造鎳基合金 B—1900 和 Inconel713C。 高溫合金的晶粒粗細(xì)，對裂紋的產(chǎn)生也有很大的影響。焊接時(shí)常常在粗晶部位產(chǎn)生液化裂紋。因此， 在焊接工藝上，應(yīng)盡可能采用小焊接線能量，來避免熱影響區(qū)晶粒的粗化。 對焊接熱影響區(qū)液化裂紋的控制，關(guān)鍵在于合金本身的材質(zhì)，去除合金中的雜質(zhì)，則有利于防止液化 裂紋。 3、再熱裂紋 γ ／ 形成元素 Al、Ti 的含量越高，再熱裂紋傾向越大。／ 對于γ 強(qiáng)化合金消除應(yīng)力退火，加熱必須是快速而且均勻，加熱曲線要避開等溫時(shí)效的溫度、時(shí)間曲 線的影響區(qū)。 對于固熔態(tài)或退火態(tài)的母材合金進(jìn)行焊接時(shí)，有利于減少再熱裂紋的產(chǎn)生。 焊接工藝上應(yīng)盡可能選用小焊接線能量，小焊道的多層焊，合理設(shè)計(jì)接頭，以降低焊接結(jié)構(gòu)的拘束度。 雜質(zhì)對高溫合金再熱裂紋的影響 1—加熱曲線對于 A、B 均不裂；2—加熱曲線對 A 裂，B 不裂 4、焊接接頭的“等強(qiáng)度”問題 高溫合金焊后，在過熱區(qū)有顯著的晶粒粗化現(xiàn)象，接頭性能不均勻，對高溫塑性、疲勞強(qiáng)度、蠕變極 限、持久強(qiáng)度、硬度等都有較大影響。 為了獲得比較理想的焊接接頭，應(yīng)盡量減少接頭的過熱和組織不均勻性，故焊接時(shí)應(yīng)盡可能選用能量 集中的焊接方法和小的焊接線能量。 焊補(bǔ)次數(shù)增加，大大降低焊接接頭的性能，促使再熱裂紋的產(chǎn)生。所以，一般規(guī)定同一部位補(bǔ)焊不允 許超過三次。重要焊縫甚至禁止補(bǔ)焊。 三、高溫合金的焊接工藝 1、TIG 焊接 TIG 焊是高溫合金比較好的焊接方法，尤其是鐵基合金，特別適應(yīng)用于 12.5mm 以下薄板。 為防止產(chǎn)生裂紋，焊接時(shí)采用小焊接線能量，窄焊道，電弧長度盡可能短，一般為 1~1.5mm 為宜。 采用小直徑釷鎢極，端部磨成 30~60°的尖角，以保持電弧穩(wěn)定，易于控制熔透和窄焊道。 Ar 氣保護(hù)。特別是焊接含有 Al、Ti 等元素的合金時(shí)，要特別加強(qiáng)保護(hù)。 焊材可用奧氏體耐熱不銹鋼或鎳基合金。 采用直流正接電源。 焊接時(shí)焊矩與母材保持垂直。 2、手工電弧焊 鐵基合金中手工電弧焊使用較少，特別是沉淀強(qiáng)化型合金幾乎不用。 焊條通常選用與母材合金成分相近，或選用高鎳焊條。 Incoloy800 使用溫度在 900 ℃以上，推薦用 ENiCrFe—2 焊條；使用溫度在 540℃以上，推薦用 ENiCrFe—3 焊條。采用小焊接線能量，小電流、快焊 速、不橫向擺動、窄焊道焊接；焊接開始或結(jié)尾都應(yīng)裝引弧板或熄弧板，防止裂紋的產(chǎn)生；采用直流反接 電源。 對于鎳基合金，手工電弧焊一般只適用于板厚 1.6mm 以上，固熔強(qiáng)化型合金，不能用于沉淀強(qiáng)化型合 金的焊接。 3、等離子弧焊接 熔深大，可大于 7~8mm（Incoloy800） ，效率高；TIG 熔深 2~3mm。 4、MIG 焊接的熱輸入量較大，易出現(xiàn)熱裂紋，只用于 T＞12.5mm 或高效率場合。 自動埋弧焊同上。 電子束焊接熱量集中，但易出現(xiàn)一些特有的缺陷，如氣孔、冷隔等，裂紋敏感性也較大。 三、高溫合金的焊接工藝要點(diǎn) 1、加強(qiáng)保護(hù) 高溫合金中有很多合金元素對氧具有很大的親和力，若保護(hù)不好易被燒損，特別是鐵基合金。 2、加強(qiáng)焊接區(qū)的清理 高溫合金的表面常存在有難熔氧化膜，NiO 的熔點(diǎn)為 2090℃，如焊前未清理干凈，易在焊縫中形成夾 雜物。另外，工件表面的污物未清理，也會帶來一些有害雜質(zhì)：如 Pb、P、S 等，影響焊接接頭性能。所 以，對坡口邊緣或多道焊的每道焊縫表面，都應(yīng)徹底清理干凈。 3、設(shè)計(jì)合理的坡口 鐵基和鎳基合金的液體金屬流動性較差， 焊接時(shí)易產(chǎn)生未熔合缺陷。 熔深一般只有低碳鋼的 50%左右， 奧氏體鋼的 60%左右。為達(dá)到一定的熔深和熔合良好，其坡口角度要適當(dāng)增大，鈍邊減小。 鋼和鎳基合金坡口設(shè)計(jì)的比較 4、要求高精度的裝配。 5、減少焊接接頭的過熱。 焊縫的布置盡量避免交叉和分布過密，減少補(bǔ)焊次數(shù)，采用小焊接線能量和小截面焊道，選用脈沖焊， 分段焊等工藝。 6、選用好的焊接材料。 通常采用 Mo 和 W 含量較高的 Ni—Cr—Mo（W）系合金焊絲，抗裂性高。即使焊接沉淀強(qiáng)化型合金， 也寧可犧牲一些強(qiáng)度，不希望采用 Al、Ti 含量較高，會形成γ 金焊絲。 為了確保焊接接頭的高溫強(qiáng)度，以采用同質(zhì)焊絲或力求焊縫與母材的合金成分相近為好。 對保護(hù)氣體、焊條、焊劑等，要求純度高，具有最小的氧化性，以保證最大的合金過渡系數(shù)。／ 相的焊絲，而選用 Ni—Cr—Mo（W）系合
鎳基高溫合金的特點(diǎn)、制備及應(yīng)用高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應(yīng)力作用下 長期工作的一類金屬材料。 并具有較高的高溫強(qiáng)度， 良好的抗氧化和抗腐蝕性能， 良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金為單一奧氏體組織，在各種溫 度下具有良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性。 那么， 以鎳為基體(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能力的高溫 合金稱之為鎳基高溫合金（以下簡稱“鎳基合金”） 。 鎳基高溫合金的發(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 基高溫合金是30年代后期開始研制的。英國于1941年首先生產(chǎn)出鎳基高溫合金 Nimonic75(Ni-20Cr-0.4Ti) ； 為 了 提 高 蠕 變 強(qiáng) 度 又 添 加 鋁 ， 研 制 出 Nimonic80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美國于40年代中期，蘇聯(lián)于40年代后期，中 國于50年代中期也研制出鎳基合金。50年代初，真空熔煉技術(shù)的發(fā)展，為煉制含 高鋁和鈦的鎳基合金創(chuàng)造了條件。初期的鎳基高溫合金大都是變形合金。50年代 后期，由于渦輪葉片工作溫度的提高，要求合金有更高的高溫強(qiáng)度，但是合金的 強(qiáng)度高了，就難以變形，甚至不能變形，于是采用熔模精密鑄造工藝，發(fā)展出一 系列具有良好高溫強(qiáng)度的鑄造合金。 60年代中期發(fā)展出性能更好的定向結(jié)晶和單 晶高溫合金以及粉末冶金高溫合金。為了滿足艦船和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的需要，60 年代以來還發(fā)展出一批抗熱腐蝕性能較好、組織穩(wěn)定的高鉻鎳基合金。在從40 年代初到70年代末大約40年的時(shí)間內(nèi)，鎳基高溫合金的工作溫度從700℃提高到 1100℃，平均每年提高10℃左右。 鎳基高溫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。其主要原 因，一是鎳基合金中可以溶解較多合金元素，且能保持較好的組織穩(wěn)定性；二是 可以形成共格有序的 A3B 型金屬間化合物 g[Ni3(Al，Ti)]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；三是 含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗氧化和抗燃?xì)飧g能力。 鎳基合金 含有十多種元素，其中 Cr 主要起抗氧化和抗腐蝕作用，其他元素主要起強(qiáng)化作 用。根據(jù)它們的強(qiáng)化作用方式可分為：固溶強(qiáng)化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等； 沉淀強(qiáng)化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭；晶界強(qiáng)化元素，如硼、鋯、鎂和稀土元素等。 鎳基合金按強(qiáng)化方式有固溶強(qiáng)化型合金和沉淀強(qiáng)化型合金。
