镍基高温合金.ppt

高温合金目录高温合金材料(superalloymaterial)高温合金
汽车增压器喷嘴环叶片镍基高温合金是30年代后期开始研制的
1941：英国首先生产出镍基合金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)。
40年代中期：美国
40年代后期：苏联
50年代中期：中国
镍基合金发展的两个方面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。
高温合金材料按制造工艺，可分为变形高温合金、铸造高温合金、粉末冶金高温合金和发散冷却高温合金。
按合金基体元素，可分为铁基、镍基和钴基高温合金，使用最广的是镍基高温合金，其高温持久强度最高，钴基高温合金次之，铁基高温合金最低。
按强化方式，可分为固溶强化高温合金、时效强化高温合金和氧化物弥散强化高温合金。
按主要用途又可分为板材合金、棒材合金和盘材合金。镍基变形高温合金(wroughtnickel-basesuperalloy)用途：镍基变形高温合金广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机的热端部件，如工作叶片，导向叶片、涡轮盘和燃烧室等。
高温合金（GH132、GH145、GH169）合金元素的作用：
铬在镍基变形高温合金中的主要作用：增加抗氧化及耐蚀能力。
20世纪40～50年代发展的镍基变形高温合金中铬含量高达18%～20%，在60年代，为了提高高温强度，将铬含量降低到8%～12%。过度降铬有损抗氧化、耐蚀能力。固溶强化镍基变形高温合金中加入较多的钨、钼、钴等元素。
弱时效强化镍基变形高温合金可添加一定量的铝、钛、铌等时效强化元素。
强时效强化镍基变形高温合金中则可以加入多量的铝、钛、铌元素，但其总量不能超过7.5%。也加入硼、铈、镁等晶界强化元素。组织特点：
主要的强化相是γ´(Ni3Al)相，含量达20%～55%左右。
另一类强化相是γ″(Ni3Nb)相，在700℃以下对强度的贡献远大于γ´相，特别显著地提高屈服强度，是涡轮盘材料中有名的强化相。
加工方法：变形高温合金塑性较低，变形抗力大，特别是含γ´相很高的强时效强化镍基变形高温合金，使用普通的热加工手段变形有一定困难，往往需采取一些特殊的加工工艺，如钢锭直接轧制、钢锭包套直接轧制和包套镦饼等新工艺。也采用加镁微合金化和弯曲晶界热处理工艺来提高塑性。镍基铸造高温合金（castnickel-basesuperalloy）添加元素及作用：
镍基铸造高温合金以γ相为基体，
添加铝、钛、铌、钽等形成γ´相进行强化，γ´相数量较多，有的合金高达60%；
加入钴能提高γ´相的溶解温度，提高合金的使用温度；
钼、钨、铬具有强化固溶体的作用，铬、钼、钽还能形成一系列对晶界产生强化作用的碳化物；
铝和铬有助于抗氧化能力，但铬降低γ´相的溶解度和高温强度，因此铬含量应低些；
铪：改善合金中温塑性和强度；
为了强化晶界，添加适量硼、锆等元素。缺点及克服方法
（1）疲劳性能稍差、塑性较低、使用中组织稳定性有所下降；
（2）存在疏松，性能波动较大。
为了减轻这些缺点，1968年在美国首先研制了高硼低碳镍基铸造高温合金。在镍基铸造高温合金其他元素不变的情况下，将硼含量提高10～20倍，碳含量下降到0.01%～0.03%，而使合金的强度和塑性提高、疏松减少，提高了组织长期稳定性等。这类合金已在美国获得实际应用。应用镍基铸造高温合金用于飞机、船舶、工业和车辆用燃气轮机的最关键的高温部件，如涡轮机叶片、导向叶片和整体涡轮等。
冶炼方面：为了获得更纯净化的钢水，减低气体含量与有害元素含量；同时由于部分合金中有易氧化元素如Al，Ti等存在，非真空方式冶炼难以控制；更是为了获得更好的热塑性，镍基耐热合金，通常采用真空感应炉熔炼，甚至用真空感应冶炼加真空自耗炉或电渣炉重熔方式进行生产。
变形方面铸造方面热处理方面

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