镍基高温合金
镍基合金
发展历史
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。源自成分和性能
镍基高温合金中应用最为广泛。 主要原因在于： 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。；
主要应用
在650～1000℃高温下有较高的强度与一定的 抗氧化腐蚀能力，由于足够高的高温强度与抗 氧化腐蚀能力，所以常用于制造航空发动机叶 片和火箭发动机、核反应堆、能源转换设备上 的高温零部件。 具有优良的耐腐蚀和抗氧化性能，从低温到 980℃均具有良好的拉伸性能和疲劳性能，并 且耐盐雾气氛下的应力腐蚀。可广泛用于制造 航空发动机零部件、宇航结构部件、化工设备 和接触海水并承受高机械应力的场合。
镍基合金
铸造方面：通常用真空感应炉熔炼母合金保证成分与控制气体与杂质含量，并用真空重熔-精密铸造法制成 零件。
热处理方面：变形合金和部分铸造合金需进行热处理，包括固溶处理、中间处理和时效处理，以Udmet 500 合金为例，它的热处理制度分为四段：固溶处理，1175℃，2小时，空冷；中间处理，1080℃，4小时，空冷；一 次时效处理，843℃，24小时，空冷；二次时效处理，760℃，16小时，空冷。以获得所要求的组织状态和良好的 综合性能。
精密合金
精密合金
包括镍基软磁合金、镍基精密电阻合金和镍基电热合金等。最常用的软磁合金是含镍80%左右的玻莫合金， 其最大磁导率和起始磁导率高，矫顽力低，是电子工业中重要的铁芯材料。镍基精密电阻合金的主要合金元素是 铬、铝、铜，这种合金具有较高的电阻率、较低的电阻率温度系数和良好的耐蚀性，用于制作电阻器。镍基电热 合金是含铬20%的镍合金，具有良好的抗氧化、抗腐蚀性能，可在1000～1100℃温度下长期使用。
商用市场
一、竞争格局
国际镍业研究组织（INSG）预期2011年全球镍消费量将由2010年的143万吨升至153万吨。INSG对2010年和 2011年的产量预期不包括可能影响产量的调整因素。2009年镍市场过剩量约为11万吨，全球产量为135万吨，消 费量为124万吨。
二、驱动力
国内镍合金市场需求迅速增加，发展前景良好，而目前国内镍合金带材加工行业处于老产业和新产业更替阶 段，市场机遇良好。国内镍合金加工水平整体落后，体现在工艺技术、产品规格、产品质量、生产规模等方面， 国家急需的电子电工行业镍合金带材、工业建设镍合金板材等。
镍基高温合金的强化原理
镍基高温合金的强化原理引言：镍基高温合金是一种具有优异高温力学性能的材料，被广泛应用于航空航天、能源和化工等领域。
其高温强化原理是该合金具有复杂的微观组织结构，其中包含了多种强化相，这些强化相通过不同的机制增强了合金的力学性能。
一、固溶强化镍基高温合金中的镍基固溶体是合金的主要组成部分，通过固溶强化可以提高合金的强度和硬度。
固溶强化是指通过将合金中的合金元素溶解到固溶体中，形成固溶体溶解度的限制，从而增强合金的力学性能。
固溶强化的效果受溶质元素浓度、溶解度和固溶体晶格结构等因素的影响。
二、析出强化镍基高温合金中的强化相主要是通过析出来增强合金的力学性能。
在合金的固溶体中，一些合金元素具有较低的溶解度，当合金冷却时，这些元素会从固溶体中析出形成强化相。
这些强化相的形态和尺寸对合金的强度和硬度起着重要的影响。
常见的强化相有γ'相、γ''相和硬质相等。
1. γ'相γ'相是一种具有面心立方结构的强化相，其组成为Ni3(Al, Ti)。
γ'相的形成可以通过固溶强化和析出强化两种机制。
固溶强化是指通过固溶体中的Al和Ti元素形成γ'相的过程，而析出强化是指通过在固溶体中析出Al和Ti元素形成γ'相的过程。
γ'相具有优异的力学性能，包括高强度、高硬度和良好的抗高温蠕变性能。
2. γ''相γ''相是一种具有体心立方结构的强化相，其组成为Ni3Nb。
γ''相的形成是通过在固溶体中析出Nb元素形成的。
γ''相具有良好的抗高温蠕变性能和高强度，但硬度相对较低。
3. 硬质相硬质相是指在镍基高温合金中析出的一些质量分数较低的元素形成的相，如硼化物、碳化物等。
硬质相具有高硬度和抗热腐蚀性能，可以有效提高合金的抗蠕变性能和抗热疲劳性能。
三、位错强化位错强化是指在晶格缺陷处形成的位错对合金的强化作用。
镍基高温合金用途
镍基高温合金用途镍基高温合金是一种特殊的合金材料，具有优异的高温强度、抗氧化性、耐腐蚀性和热疲劳性能，广泛应用于航空航天、能源、化工、造船等高温高压领域。
以下是镍基高温合金的主要用途：1. 航空航天领域镍基高温合金是航空发动机和航空航天器件的关键材料。
在航空发动机中，镍基高温合金用于制造叶片、叶片根部、涡轮盘、涡轮喷嘴等关键部件，这些部件需要承受高温、高压和高速运转的严苛工况，而镍基高温合金能够提供出色的耐高温性能和力学性能，保证了发动机的可靠运行。
在航空航天器件中，镍基高温合金还用于制造高温结构件、燃气轮机、燃料喷嘴等部件，保证了航空航天器件长时间运行在极端的高温环境下。
2. 能源领域镍基高温合金在能源行业也有着重要的应用。
在火电、水电和核电等发电领域，镍基高温合金用于制造锅炉管、燃气轮机、燃烧器、燃料棒等部件，这些部件需要能够承受高温、高压和腐蚀的环境，因此镍基高温合金的高温强度和抗腐蚀性能成为了关键。
此外，镍基高温合金还用于制造石油化工设备、炼油装置和化工反应器，这些设备需要在高温、高压和腐蚀性介质的环境下长时间稳定运行，镍基高温合金的优异性能能够保证设备的安全和可靠运行。
3. 化工领域化工领域也是镍基高温合金的重要应用领域之一。
镍基高温合金用于制造化工反应器、高温换热器、蒸馏塔、催化剂载体等关键设备和部件，在高温热力催化反应、高温蒸汽裂解、高温氧化、高温腐蚀等工艺中表现出色，能够保证设备长时间稳定运行，提高化工生产效率和产品质量。
4. 造船领域随着船舶技术的不断发展，镍基高温合金在造船领域也得到了广泛应用。
镍基高温合金用于制造船舶柴油发动机、船用燃气轮机、船用蒸汽轮机、船用锅炉等设备和部件，这些设备需要承受海水腐蚀、高温高压等恶劣环境，而镍基高温合金的耐腐蚀性和高温强度能够确保设备长时间稳定运行。
综上所述，镍基高温合金具有优秀的高温强度、抗氧化性、耐腐蚀性和热疲劳性能，能够适应航空航天、能源、化工、造船等各个领域的高温高压应用。
国外高温合金牌号
国外高温合金牌号
以下是一些常见的国外高温合金牌号：
- Inconel 600: 镍基高温合金，具有优异的耐腐蚀性和高强度，
在高温环境下具有良好的抗氧化和抗蠕变性能。
- Inconel 625: 镍基高温合金，具有优异的耐腐蚀性，特别适用
于海水环境中的腐蚀和高温环境下的抗氧化性能。
- Inconel 718: 镍基高温合金，具有卓越的耐蠕变和耐疲劳性能，广泛应用于航空航天和能源行业。
- Hastelloy X: 镍基高温合金，具有良好的抗氧化性能和高温强度，适用于高温燃气涡轮机和航空发动机等应用。
- Rene 41: 镍基高温合金，具有优异的高温强度、良好的抗腐
蚀性和耐热性能，常用于航空航天和能源行业。
- Haynes 230: 镍基高温合金，具有良好的高温强度和耐蠕变性能，适用于高温工艺设备和航空航天行业。
- Waspaloy: 镍基高温合金，具有卓越的高温强度和耐蠕变性能，适用于航空航天和石油化工等领域。
- Mar-M 247: 镍基高温合金，具有卓越的高温强度和耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天和燃气涡轮发动机等领域。
这只是一小部分常见的国外高温合金牌号，市场上还有许多其他品牌和型号可供选择。
在选择合金时，应根据具体的应用需求和材料性能要求来进行选择。
2024年镍基高温合金市场发展现状
2024年镍基高温合金市场发展现状引言镍基高温合金是一种具有良好高温强度和抗腐蚀性能的金属材料，广泛应用于航空航天、能源等高技术领域。
随着科技的进步和工业的发展，镍基高温合金市场正处于快速增长的阶段。
本文将对镍基高温合金市场的发展现状进行综述。
1. 需求驱动市场增长镍基高温合金的广泛应用主要是由需求驱动的。
高温环境下，传统金属材料往往无法满足要求，而镍基高温合金正好具备优异的耐高温性能。
航空航天、石化等行业对高性能材料的需求不断增长，这促使了镍基高温合金市场的快速发展。
2. 行业典型应用镍基高温合金在航空航天领域的应用尤为突出。
例如，发动机燃烧室、涡轮盘、涡轮叶片等部件都需要使用镍基高温合金。
此外，石化、能源等行业也广泛采用镍基高温合金制造高温炉、管道和阀门等设备。
3. 主要市场发展地区目前，北美地区是全球镍基高温合金市场的主要发展地区。
美国拥有世界上最大的航空航天产业和能源行业，对镍基高温合金的需求非常大。
此外，欧洲地区的航空航天产业和亚洲地区的石化行业也是镍基高温合金市场的重要推动力。
4. 市场竞争格局目前，全球镍基高温合金市场竞争激烈。
主要的市场参与者包括全球领先的材料制造商和航空航天公司。
这些公司不断进行技术创新，提高产品质量和性能，以在市场竞争中取得优势地位。
5. 市场面临的挑战虽然镍基高温合金市场前景广阔，但仍面临一些挑战。
首先，镍基高温合金的制造过程复杂且成本较高，限制了其大规模应用。
其次，合金材料的研发和应用需要长期的技术积累和经验累积，这对于一些新进入市场的企业来说是一个难题。
6. 市场发展趋势随着航空航天、石化等行业的快速发展，预计镍基高温合金市场将继续保持增长态势。
未来，市场将出现更多创新产品和应用，如用于核能领域的高温合金、用于3D打印的定制化合金等。
结论镍基高温合金市场正在经历快速发展，受到航空航天、能源等行业的需求推动。
北美地区是市场主要发展地区，全球领先企业通过不断创新提高产品竞争力。
镍基高温合金牌号
镍基高温合金是一类以镍为主要基体元素，能在1000℃以上的高温环境下长期工作的
金属材料。
镍基高温合金具有较高的高温强度、良好的抗氧化和抗腐蚀性能、良好的疲劳性能和断裂韧性等综合性能。
根据不同的应用场景和性能要求，镍基高温合金有很多牌号。
以下是一些常见的镍基高温合金牌号：
1. IN718：这是一种广泛应用于航空航天、石油、化工等领域的镍基高温合金。
它具有较高的抗蠕变性能、抗压抗屈服强度和抗氧化性。
2. IN738：这是一种高强度、耐磨的镍基高温合金，适用于航空航天、汽车等高负荷、高应力环境下的部件。
3. IN939：这是一种镍基高温合金，具有高的屈服强度、蠕变强度和抗氧化性，适用于制造航空航天、石油、化工等领域的耐热部件。
4. GH4033：这是一种我国自行研制的难变形镍基高温合金，具有高的屈服强度和持久蠕变强度，以及良好的抗氧化性能。
主要应用于发动机转子零件。
5. GH3039：这是一种镍基高温合金，具有较高的抗蠕变性能、抗压抗屈服强度和抗氧化性，适用于航空航天、石油、化工等领域的高温环境。
gh高温合金国际牌号
gh高温合金国际牌号GH高温合金是一种特殊的合金材料，以其优异的高温性能而闻名于世。
在高温环境下能够保持优异的力学性能、抗氧化性能和耐腐蚀性能，被广泛应用于航空航天、化工、石油、能源等领域。
下面将介绍几种常见的GH高温合金国际牌号。
1. GH3030GH3030合金是一种镍基合金，具有良好的高温强度和抗氧化性能。
它能够在1000℃以下保持较高的强度和韧性，同时具备优异的抗氧化性能和耐腐蚀性能。
广泛应用于航空发动机、燃气涡轮机、高温蒸汽管道等领域。
2. GH3044GH3044合金是一种铁基高温合金，具有良好的机械性能和高温抗氧化性能。
它适用于高温环境下的高强度工作，如航空发动机涡轮叶片、高温螺栓等。
3. GH3128GH3128合金是一种镍基高温合金，具有极高的高温强度和良好的抗氧化性能。
它被广泛应用于航空发动机中的高温部件，如涡轮叶片、燃烧室等。
4. GH3536GH3536合金是一种镍基高温合金，具有良好的高温强度和耐蠕变性能。
它适用于高温下的重载工作，如航空发动机燃气涡轮叶片、高温汽轮机叶片等。
5. GH4099GH4099合金是一种镍基高温合金，具有良好的高温强度和抗氧化性能。
它适用于高温下的薄壁部件制造，如航空发动机燃气轮盘、高温超声波设备等。
6. GH4169GH4169合金是一种镍基高温合金，具有良好的高温强度和抗氧化性能。
它被广泛应用于航空发动机中的高温零部件，如涡轮盘、燃烧室和热控件等。
7. GH4641GH4641合金是一种铁基高温合金，具有良好的高温强度和抗氧化性能。
它适用于高温下的疲劳工作，如燃气轮机叶片、高温压力容器等。
GH高温合金国际牌号众多，每一种合金都有其特定的适用范围和性能特点。
通过不断的研究和发展，人们对GH高温合金的性能和应用有了更深入的了解，促进了高温工程领域的发展和进步。
希望未来能有更多新型的GH高温合金涌现，为高温环境下的工程问题提供更好的解决方案。
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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
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。
镍基高温合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。
∙固溶强化型合金
具有一定的高温强度，良好的抗氧化，抗热腐蚀，抗冷、热疲劳性能，并有良好的塑性和焊接性等，可用于制造工作温度较高、承受应力不大(每平方毫米几公斤力，见表1)的部件，如燃气轮机
的燃烧室。
∙沉淀强化型合金
通常综合采用固溶强化、沉淀强化和晶界强化三种强化方式，因而具有良好的高温蠕变强度、抗疲劳性能、抗氧化和抗热腐蚀性能，可用于制作高温下承受应力较高(每平方毫米十几公斤力以上，见表2) 的部件，如燃气轮机的涡轮叶片、涡轮盘等(图2)。
此外，镍基合金也可用做航天器、火箭发动机、核反应堆、石油化工和能源转换设备等的高温部件。
在现代飞机发动机中，涡轮叶片几乎全部采用镍基合金制造。
燃气轮机涡轮零件
图3 镍基高温合金的组织和性能的发展
组织
镍基合金的显微组织特点及其发展情
况见图3，合金中除奥氏体基体外，还
有在基体中弭散分布的γ'相，在晶界上
的二次碳化物和在凝固时析出的一次
碳化物和硼化物等。
随着合金化程度
的提高，其显微组织的变化有如下趋
势：γ'相数量逐渐增多，尺寸逐渐增大，
并由球状变成立方体，同一合金中出
现尺寸和形态不相同的γ'相。
在铸造合
金中还出现在凝固过程中形成的γ+γ'
共晶，晶界析出不连续的颗粒状碳化
物并被γ'相薄膜所包围，组织的这些变
化改善了合金的性能。
现代镍基合金的化学成分十分复杂，
合金的饱和度很高，因此要求对每个
合金元素(尤其是主要强化元素)的含
量严加控制，否则会在使用过程中容
易析出有害相，如σ、µ相(图4)，损
害合金的强度和韧性。
在镍基铸造高
温合金中发展出了定向结晶涡轮叶片
和单晶涡轮叶片(图5)。
定向结晶叶片
消除了对空洞和裂纹敏感的横向晶
界，使全部晶界平行于应力轴方向，
从而改善了合金的使用性能。
单晶叶
片消除了全部晶界，不必加入晶界强
化元素，使合金的初熔温度相对升高，从而提高了合金的高温强度，并进一步改善
了合金的综合性能。
生产工艺 镍基合金，特别是沉淀强化型合金含有较高的铝、钛等合金元素。
通常采用真空感应炉熔炼，并经真空自耗炉或电渣炉重熔。
热加工采用锻造、轧制工艺，对于高合金化合金，由于热塑性差，则采用挤压开坯后轧制或用软钢(或不锈钢)包套直接挤压工艺。
铸造合金通常用真空感应炉熔炼母合金，并用真空重熔-精密铸造法制成零件。
图4 镍基高温合金中的σ相(针状相)
图5 镍基铸造高温合金的宏观组织和蠕变性能 a.常规铸造等轴晶、b.定向结晶柱状晶 c.单晶
变形合金和部分铸造合金需进行热处理，包括固溶处理、中间处理和时效处理，以Udmet 500合金为例，它的热处理制度分为四段：固溶处理，1175℃，2小时，空冷；中间处理，1080℃，4小时，空冷；一次时效处理，843℃，24小时，空冷；二次时
效处理，760℃，16小时，空冷。
以获得所要求的组织状态和良好的综合性能。
此图片来自于：/Item/303.aspx (镍基粉末冶金高温合金-成都钢铁网)。