【论文】GH4141(GH141)镍基变形高温合金分析与研究【午虎技术部】
镍基高温合金的研究与工程应用
镍基高温合金的研究与工程应用随着机械制造和航空航天工业的不断发展，对于高温高压材料的需求也越来越大。
而镍基高温合金便成为了解决这一难题的重要材料之一。
镍基高温合金具有优异的高温抗氧化性能、高强度和耐磨性等特点，成为了高端制造领域的首选材料之一。
本文将探讨镍基高温合金的研究和工程应用。
一、镍基高温合金的分类和组成镍基高温合金按所含元素定性可分为镍基合金、高温合金、超高温合金和热成形合金四类。
在这四个类别中，镍基合金和高温合金是大量被应用的两个类别。
镍基合金主要由镍、铬和铁组成，常常加入一定比例的铝、钛和钨等元素，其中铬的含量在10%~30%之间。
高温合金除包含镍、铬、铁外，还含有铝、钛、钪、钼等元素，富铝高温合金还含有少量的硼、锰、锆等元素。
二、镍基高温合金的性能镍基高温合金具有很强的高温抗氧化性能，能够保持高温下的结构稳定性，在较长时间内不会发生软化、变形和腐蚀。
这一性能通过合金中添加铝、硅、钆等元素进行增强。
同时，镍基高温合金还具有高强度和耐磨性，能够在高速摩擦和高压环境下保持稳定性能，避免失效和生产事故的发生。
三、镍基高温合金的研究目前，针对镍基高温合金的研究主要集中在材料的制备、加工、表面处理和性能优化等方面。
对于材料制备方面，热状态下的粉末冶金、熔炼和快速凝固技术是当前的研究热点。
通过这些制备方法，能够获得颗粒更细、晶粒更细的材料。
对于材料加工方面，高温合金在制造过程中需进行多次热加工和热处理，以获得其高强度、高稳定性的特点。
表面处理方面，通常蒸镀、喷涂等方法常常用于增强镍基高温合金的抗腐蚀性能。
性能优化方面，深入研究各类添加元素对于合金力学性能的影响，以及不同工艺对于合金微观结构的影响均是当前研究的方向之一。
四、镍基高温合金的应用随着工业技术的不断提高，镍基高温合金的应用领域越来越广泛。
在航空航天、军事、电力、船舶制造等领域，镍基高温合金都有广泛的应用。
一方面，镍基高温合金能够长时间保持在高温高压环境下的稳定性能，在火箭发动机、航空发动机和汽车发动机等高温机件中得到应用。
镍基高温合金材料的研究进展
镍基高温合金材料的研究进展一、本文概述镍基高温合金材料作为一种重要的金属材料，以其出色的高温性能、良好的抗氧化性和优异的力学性能，在航空航天、能源、化工等领域具有广泛的应用。
随着科技的快速发展，对镍基高温合金材料的性能要求日益提高，其研究进展也备受关注。
本文旨在全面综述镍基高温合金材料的最新研究进展，包括其成分设计、制备工艺、组织结构、性能优化以及应用领域等方面，以期为未来镍基高温合金材料的进一步发展提供理论支持和指导。
本文首先介绍了镍基高温合金材料的基本概念和特性，概述了其在不同领域的应用现状。
随后，重点分析了镍基高温合金材料的成分设计原理，包括合金元素的选取与配比，以及如何通过成分调控优化材料的性能。
在制备工艺方面，本文介绍了近年来出现的新型制备技术，如粉末冶金、定向凝固、热等静压等，并探讨了这些技术对材料性能的影响。
本文还深入探讨了镍基高温合金材料的组织结构特点，包括相组成、晶粒大小、位错结构等，并分析了这些结构因素对材料性能的影响机制。
在性能优化方面，本文总结了通过热处理、表面处理、复合强化等手段提高镍基高温合金材料性能的研究进展。
本文展望了镍基高温合金材料在未来的发展趋势和应用前景，特别是在新一代航空航天发动机、核能发电、高温传感器等领域的应用潜力。
通过本文的综述，旨在为相关领域的研究人员和企业提供有益的参考和借鉴，推动镍基高温合金材料的进一步发展和应用。
二、镍基高温合金的基础知识镍基高温合金，也称为镍基超合金，是一种在高温环境下具有优异性能的特殊金属材料。
它们主要由镍元素组成，并添加了各种合金元素，如铬、铝、钛、钽、钨、钼等，以优化其热稳定性、强度、抗氧化性、抗蠕变性和耐腐蚀性。
镍基高温合金的这些特性使其在航空航天、能源、石油化工等领域具有广泛的应用。
镍基高温合金之所以能够在高温环境下保持优异的性能，主要得益于其微观结构的特殊性质。
这些合金在固溶处理和时效处理后，会形成一系列复杂的金属间化合物，如γ'、γ''和γ'″等，这些化合物在基体中弥散分布，起到了强化基体的作用。
镍基高温合金的研究和应用
镍基高温合金的研究和应用王睿【摘要】镍基高温合金是通常以镍铬为合金基体,并根据具体需求加入不同的合金元素,从而形成的单一奥氏体基体组织.由于镍元素在化学稳定性、合金化能力和想稳定性上的优势,镍基高温合金相对于铁基和钴基高温合金具有更优异的高温强度、抗疲劳性能、抗热腐蚀性、组织稳定性等性能.经过几十年发展和完善,我国高温合金领域在合金设计方法、合金种类、冶炼和热处理工艺、工业化管理等方面均取得了较大的进展,而凭借其独特的优势,镍基高温合金已经成为当代航空航天和燃气轮机工业中地位最重要的高温结构材料.本文主要从常见镍基高温合金分类、冶炼工艺和处理方式、强化机理以及合金化等方面,简要介绍了镍基高温合金的主要研究进展和实际应用.%Nickel-base high-temperature alloys are usually made of nickel-chromium alloy and different alloy elements are added according to specific requirements, thus forming a single austenitic matrix. Because of the advantages of chemical stability, alloying ability and relative stability of nickel element, Nickel-base high-temperature alloys has more excellent high temperature strength, fatigue resistance, thermal properties, such as corrosion resistance, stability of the organization. After decades of development and improvement, the high temperature alloys in China have made great progress in the aspects of alloy design methods, alloy types, smelting and heat treatment processes, industrialization management, etc. With their unique advantages, Ni-based superalloys have become themost important high temperature structural materials in the aerospace and gas turbine industries. In this paper, the main research progress andpractical application of nickel-based superalloy are briefly introduced from the aspects of classification, smelting process and treatment, strengthening mechanism and alloying of common Ni-based superalloys.【期刊名称】《化工中间体》【年(卷),期】2017(000)007【总页数】2页(P50-51)【关键词】镍基高温合金;航空航天【作者】王睿【作者单位】江苏省常州市武进区前黄高级中学国际分校江苏 213000【正文语种】中文【中图分类】T高温合金特指以镍、钴、铁或三者与铬的合金为基体,能够承受苛刻的机械应力和600℃以上高温环境的一类高温结构材料.它一般具有较高的室温和高温强度、良好的抗蠕变性能和疲劳性能、优良的抗氧化性和抗热腐蚀性能、优异的组织稳定性和使用可靠性.上个世纪50年代初,我国通过仿照前苏联,自主研制并生产了出第一款高温合金GH3030,从而拉开了我国对于高温合金研究和应用的序幕.20世纪60年代初,我国投入大量人力和物力研究高温合金等军工领域用材料,许多高温合金的研究和生产中心在此时得以建立,并且引进了大量的科研和检测设备.这一阶段,考虑到我国本身存在quot;缺钴少镍quot;的情况,因此我国在高温合金领域特别是铁基高温合金上取得了前所未有的突破,研究和生产均出具规模,生产了诸如GH4037、K417等多个牌号的高温合金.但是由于基体本身化学和物理性质的原因,铁基高温合金在多方面均远逊色与同成分的镍基高温合金,因此在改革开放后,镍基高温合金逐渐成为我国高温合金研究和生产的主体,通过全面紧扣镍原矿,引进欧美技术,我国在粉末镍基高温合金,单晶镍基高温合金和定向凝固柱晶高温合金等尖端领域均取得了重大突破,先后推出了FGH 系列粉末涡轮盘材料,第一、二代单晶镍基高温合金DD402、DD26等.本文主要从镍基高温合金常见分类、冶炼和制备工艺、强化机理和合金化、实际应用等几个方面来简要介绍了镍基高温合金的研究发展.镍基高温合金具有许多种类,通常按照成型工艺的不同,将其分为铸造高温合金和变形高温合金.铸造高温合金由铸造工艺制备,通常分为等轴晶、定向柱晶和单晶三种.而变形高温合金普遍由粉末工艺制备,分为粉末高温合金和弥散强化型高温合金,通常具有良好的冷热加工性能和力学性能.(1)粉末高温合金利用粉末冶金工艺制造而成的高温合金称为粉末高温合金.传统铸造-锻造工艺制成的高合金化高温合金,存在宏观偏析严重、难于成型、疲劳性低等缺点,因此在工艺生产中并未大规模使用.随着粉末工艺的推广,通过在真空或惰性气体气氛下,以制粉工艺将高合金化难变形高温合金制成细小粉末,再通过不同的成形法制成目标合金.由于晶粒细小、成分均匀、微观偏析轻微,故相对于传统铸造合金,粉末高温合金往往在热加工性能,屈服强度和疲劳强度等力学性能上均得到较大提升.目前我国常用的粉末高温合金主要有FGH系列等,其中80年代研制的FGH95是目前强度最高的粉末高温合金.(2)定向柱晶高温合金通过定向凝固技术,使得合金内的横向晶界被消除,制备出只保留了平行于主应力轴的单一晶界的合金称为定向柱晶高温合金.定向凝固柱晶工艺通过螺旋选晶器或籽晶法,只允许一个柱状晶生长,可制成消除一切晶界的单晶涡轮叶片或导向叶片.定向柱晶高温合金具有优异的高温强度和屈服强度,并且相较于单晶高温合金,工艺更为简单、制作成本和检验成本也更低,因此定向柱晶高温合金被广泛应用于涡轮叶片的制造.(3)单晶高温合金采用定向凝固工艺消除所有晶界的高温合金称为单晶高温合金.单晶高温合金同样采用定向凝固技术,但是在型壳设计上增加了单晶选择通道.由于合金内一切晶界被消除,合金化程度很高,其高温强度、疲劳性能等力学性能相对于等轴晶和定向柱晶高温合金有了大幅度的提高,因此在尖端航空领域,单晶高温合金得到广泛应用,比如美国F35战斗机涡轮叶片所采用的的即使第三代镍基单晶高温合金CMSX-10.但是单晶高温合计由于制造成本相对较高、工艺复杂,因此使用受到局限.不同种类的镍基高温合金采用的制备方式截然不同,定向柱晶高温合金和单晶高温合金均采用定向凝固技术,粉末高温合金采用粉末冶金工艺方法生产,而传统的铸造高温合金采用铸-锻工艺生产.粉末高温合金和单晶高温合金是时下应用最前沿的两类镍基高温合金,因此对于其制备方法的研究是具有直接代表意义的.(1)定向凝固技术制备单晶高温合金和定向柱晶高温合金通常采用定向凝固技术,二者差别在于单晶高温合金往往会增设单晶选择通道.现在常用的定向凝固技术有,高速凝固法(HRS)、液态金属冷却法(LMC)、发热剂法(EP)和功率降低法(PD)等,这其中高速凝固法和液态金属凝固冷却法是目前应用最广的制造工艺.高速凝固法(HRS)通过在加热区底部增设了隔热挡板,并且在水冷底盘添加水冷套,使浇注后型壳与加热器之间发生了相对移动,增大了挡板附近的温度梯度,从而实现细化组织,消除晶界各异性的目的.液态金属冷却法(LMC)则是通过加入一个冷却剂槽,通常以锡为冷却剂.当合金熔体浇注成型后,将其从加热器中移出并逐渐匀速浸入到液态锡冷却剂中,这样在合金凝固表面和内部形成了较大的温度梯度,促使晶粒以单一方向生长.通过控制诸如冷却剂温度、浸入速率等参数可以调整合金的晶粒尺寸.(2)粉末冶金工艺粉末冶金工艺通常分为粉末制备和粉末固结两个阶段.目前在实际生产中的粉末制备工艺主要采用气体雾化法和旋转电极法.气体雾化法又被称为AA法,首先将真空熔炼过的母合金加入到雾化设备中,在真空环境下进行重熔,熔解的合金经由漏嘴流出后,在高压气体流的冲击下被雾化成粉末,其中氩气是最常用的气体.旋转电极法则是将合金料在高速旋转,利用固定的钨电极产生等离子弧来连续熔化合金料,这样在离心力的作用下,形成的液滴飞出形成了细小的粉末.粉末制备成功后,需要进行固结以便成形.由于传统的高温合金粉末中往往含有难烧结且易氧化元素,因此在传统的直接烧结工艺下成形相当困难,必须引入高温高压气氛.目前常见的粉末固结方式有真空热压成形、热等静压成形、热挤压和锻造、电火花烧结等成型方法,其中热等静压和热挤压是国内常用的两个工艺.镍基高温合金的强化效应通常组织强化和工艺强化两种.第一种是因为高温合金中的合金元素和基体元素相互作用,引起组织的变化而产生的强化效应.工艺强化是通过改良生产工艺、处理方式、锻造工艺等来实现对高温合金性能的提升.众多强化方式中,合金化对于高温合金性能的改变尤为重要.镍可以通过固溶、形成第二相等方式与加入的合金元素相互作用,其中常见的合金元素有Cr,W,Mo,Re,Al,Ti,Ta,C,B,Zr和稀土元素等十余种合金元素,这些元素在合金中起着不同的作用.Cr是镍基高温合金中含量相对较高的一个元素,它以固溶态存在于基体中,从而改善镍基高温合金的抗氧化性和抗热腐蚀性.W和Mo通过提高扩散激活能,降低合金中的扩散,从而增强原子间结合力,提高合金的硬度和高温强度.Al 是最主要的γ'相形成元素,且在高温下能形成保护性的氧化膜,提高合金的抗氧化性能,因此Al也常被用于表面化处理.其他如C,B,Zr和稀土元素等微量元素,在镍基高温合金中的含量均在1%以下,但是也起着很强的作用.经过几十年的研究和发展,镍基高温合金虽已经在多个方面均取得较大的突破,但为了满足航空、航天领域对于高性能高温合金材料不断增加的需求,也为了应对相关领域的国际竞争,增加我国的制空竞争力,在以后得研究中仍得从以下几个方面加强:(1)建立和完善更有效的合金设计方法,通过调整合金元素的比例,改善制造工艺来得到强度更高,质量更轻,成本更低的镍基高温合金;(2)应该对尖端高温合金诸如第三代单晶高温合金、第五代粉末高温合金的研制,改善制备工艺,使得这类合金的性能和质量更加稳记录并完善合金的性能和数据;(3)要扩大应用范围,扩展对于民用燃气轮机中高温合金的研制和开发.总之,镍基高温合金是航空航天领域发展的核心关键,高温材料的强度决定了飞机发动机的推重比和性能,因此研究镍基高温合金是认识材料领域,了解我国乃至世界航空航天领域发展,探索我国国防事业的一块敲门砖.王睿,男,江苏省常州市武进区前黄高级中学国际分校;研究方向:材料类.【相关文献】[1]郭建亭.高温材料学[J].北京:科学出版社,2010.06.[2]张义文.粉末高温合金研究进展[J].中国材料进展,2013年第1期.[3]孙晓峰.镍基单晶高温合金研究进展[J].中国材料进展,2012年第12期.[4]王斌,Al对高温合金高温抗氧化性能的影响[J].材料热处理技术,2012年5月.。
GH4141对应国外牌号(N07041)高温合金成分标准
GH4141对应牌号（N07041）成分及性能用途GH4141概述GH141是是沉淀硬化型镍基变形高温合金，在650～950℃范围内，具有高的拉伸和持久蠕变强度和良好的抗氧化性能。
由于合金中铝、钛、钼含量较高，铸锭开坯比较困难，但变形后的材料具有较好的塑性，在退火状态下可以冷成形，也可进行焊接，焊接部件热处理时易产生应变时效裂纹。
合金的品种有薄板、带、丝、盘件、环形件、锻件、棒材、和精密铸件等，适合于制造在870℃以下要求有高强度和980℃以下要求抗氧化的航空、航天发动机高温零部件。
GH4141材料牌号GH141(GH4141)。
GH4141相近牌号UNS N07041，Rene′41，R41，Carpenter41，PYROMET41，UNITEMP41，HynessalloyR41，J1610(美国）。
GH4141材料的技术标准GH4141化学成分注：航天用材可加入ω（Mg)<0.05%和ω(La)<0.035%。
GH141热处理制度见表1-2。
GH4141品种规格与供应状态可提供各种规格的圆饼、环坯、环形件、薄板、带材、棒材、锻件和精密铸件等。
板材于固溶状态交货，棒材和锻件不经热处理交货。
GH4141熔炼与铸造工艺合金采用真空感应熔炼、真空感应熔炼加电渣重熔或真空电弧重熔工艺。
GH4141应用概况与特殊要求该合金广泛用于制造航空、航天发动机高温承力零部件，如导向叶片、燃烧室、涡轮、导向器高温承力件、轴、盘、叶片和紧固件等，板材焊接件热处理时的应变时效裂纹，可采用焊前过时效处理或在焊前控制固溶处理后的冷却速度的方法来解决，焊后再进行标准热处理。
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。
镍基高温合金的研究和应用
50当代化工研究Chenmical I ntermediate技术应用与研究2017•07镇基高温合金的研究承*应用*王睿(江苏省常州市武进区前黄高级中学国际分校江苏213000)摘要：镍基高温合金是通常以镍铬为合金基体，并根据具体需求加入不同的合金元素，从而形成的单一奥氏体基体组织。
由于镍元素在 化学稳定性、合金化能力和想稳定性上的优势，镍基高温合金相对于铁基和钴基高温合金具有更优异的高温强度、抗疲劳性能、抗热腐蚀 性、组织稳定性等性能•经过几十年发展和完善，我国高温合金领域在合金设计方法、合金种类、冶炼和热处理工艺、工业化管理等方面 均取得了较大的进展，而凭借其独特的优势，镍基高温合金已经成为当代航空航天和燃气轮机工业中地位最重要的高温结构材料.本文主要从常见镍基高温合金分类、冶炼工艺和处理方式、强化机理以及合金化等方面，简要介绍了镍基高温合金的主要研究进展和实际应用。
关鍵词：镍基高温合金；航空航天中图分类号：T文献标识码：AResearch and Application of Nickel - Based High Temperature AlloyWangRui(Qianhuang High School International Branch,Wujin District,Changzhou City,Jiangsu Province,Jiangsu,213000) Abstract: Nickel-base high-temperature alloys are usually made o f n ickel-chromium alloy and different alloy elements are added according to specific requirements, thus f orming a single austenitic matrix. Because o f t he advantages o f c hemical stability, alloying ability and relative stability of n ickel element, Nickel-base high-temperature alloys has more excellent high temperature strength, fatigue resistance, thermal p roperties, such as corrosion resistance, stability of t he organization. After decades of d evelopment and improvement, the high temperature alloys in China have made great p rogress in the aspects o f a lloy design methods, alloy types, smelting and h eat treatment p rocesses, industrialization management, etc. With their unique advantages, Ni - based superalloys have become the most important high temperature structural materials in the aerospace and gas turbine industries. In this paper, the main research progress and p ractical application o f n ickel-based superalloy are briefly introduced f rom the aspects o f classification, smelting p rocess and treatment, strengthening mechanism and alloying of c ommon Ni - based s uperalloys.Key words•nickel-base high-temperature alloys-, aerospace1.引言高温合金特指以镍、钴、铁或三者与铬的合金为基体，能够承受苛刻的机械应力和600°C以上高温环境的一类高温 结构材料。
[材料论文]Inconel_718镍基高温合金分析与研究_午虎特种合金技术部
![[材料论文]Inconel_718镍基高温合金分析与研究_午虎特种合金技术部](https://img.taocdn.com/s3/m/567e2dc669eae009581becf1.png)
【材料论文】Inconel 718镍基高温合金分析与研究-午虎特种合金技术部一、Inconel 718 概述Inconel 718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 Inconel 718 材料牌号Inconel 7181.2 Inconel 718 相近牌号Inconel 718(美国),NC19FeNb(法国)1.3 Inconel 718 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Inconel 718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Inconel 718合金棒材》1.4 Inconel 718 化学成分该合金的化学成分分为3类：标准成分、优质成分、高纯成分，见表1-1。
材料牌号GH4141（GH141）高温合金
材料牌号GH4141（GH141）高温合金GH4141高温合金已用于制作航空发动机的燃烧室内套壁前段和后端、高压涡轮外环支撑环和固定环、高压导向器外环和内环支撑环、封严支撑环后安装边、燃烧室后壳体、严封片和紧固件等，以及火箭发动机的涡轮转子等零件，批产和使用情况良好。
GH141材料的技术标准Q/3B4060-1992《GH141合金棒材》Q/3B4063-1992《GH141合金冷轧带材》Q/5B4027-1992《GH141合金圆饼、环坯、环形件》Q/6S1033-1992《高温紧固件用GH141合金棒材》抚高新84-13《航天用GH141合金棒材技术条件》1.3材料牌号 GH4141(GH141)。
1.4相近牌号 UNS NO7041、René41、R41、Carpenter 41(美)。
1.5材料技术标准1.6熔炼工艺采用真空感应炉+真空自耗重熔、或真空感应炉+电渣重熔熔炼工艺。
1.7化学成分元素 C Cr Ni Co Mo Al Ti 质量分数/% 0.06～0.1218.00～20.00 余 10.00～12.00 9.00～10.50 1.40～1.803.00～3.50 元素 Fe B Zr S Mn Si P 质量分数/% ≤5.00 0.003～0.010≤ 0.070 ≤0.015 ≤0.50 ≤0.50 ≤0.015 元素 Cu Pb Bi Sn As Sb 质量分数/%≤ 0.500 ≤0.0010 ≤0.0001 ≤0.0012 ≤0.0025 ≤0.0025 1.8主要规格锻制棒材、热轧棒、冷轧板、冷轧带材、冷拉棒、各种圆饼、环坯、方坯、环形件、机加工件1.9供应状态供需双方约定状态2.1熔化温度范围1316℃-1371℃ 2.2密度P=8.27g/cm热导率编辑钢泽线膨胀系数编辑钢泽编辑切换为居中添加图片注释，不超过 140 字（可选）化学成分编辑添加图片注释，不超过 140 字（可选）物理性能溶点：1316-1371 ℃密度：8.27 g/cm3硬度：≤363（HBS）磁性：< 1.002 H/m成形性能钢锭锻造前应进行均匀化处理，锻造加热温度为1100℃～1180℃。
镍基高温合金的高温氢脆性研究
镍基高温合金的高温氢脆性研究在高温环境下，镍基高温合金是一种常用的结构材料，具有耐腐蚀和耐高温性能。
然而，高温氢脆性是一种常见的问题，会降低这些合金的机械性能和可靠性。
本文将重点研究镍基高温合金的高温氢脆性，探讨其机理和防治措施。
一、高温氢脆性的机理高温氢脆性是指高温下镍基高温合金受到氢气作用后导致的脆断性能下降。
其机理主要包括以下几个方面：1. 氢的渗透：在高温环境下，氢可以通过合金的晶界、孔隙和缺陷等路径渗透到合金内部。
2. 氢的吸收和扩散：渗透进入合金内部的氢会与合金中的金属元素发生化学反应，形成金属氢化物。
氢还会在合金内部扩散，导致氢原子聚集和浓集。
3. 氢的影响：氢化物和氢原子的存在会引起合金内部的应力集中和晶格畸变，破坏金属的结晶结构。
二、高温氢脆性的防治措施为了解决镍基高温合金的高温氢脆性问题，可以采取以下几种防治措施：1. 合金设计：通过选择合适的合金组成和添加合金元素，可以提高合金的抗氢能力和稳定性。
2. 熔体净化：在合金的制备过程中，采用适当的熔体净化技术，可以减少合金中的氧、氮等杂质，并控制氢含量。
3. 热处理：通过热处理，可以改善合金的晶界和基体结构，减少氢的扩散和聚集。
4. 表面处理：在合金的表面形成一层氧化膜或其他保护层，可以减少氢的渗透和吸收。
5. 抗氢脆合金涂层：在合金的表面涂覆一层抗氢脆合金涂层，可以增加合金的抗氢能力。
6. 环境控制：在使用高温合金时，对环境中的氢气浓度和温度进行控制，可以减少氢的渗透和吸收。
三、实验研究方法为了研究镍基高温合金的高温氢脆性，可以采取以下实验研究方法：1. 氢致脆断实验：通过在高温下将合金暴露在含有氢气的环境中，观察合金的断裂面和断口形貌，分析脆断的原因和机制。
2. 氢含量测试：使用气相色谱等方法，对合金中的氢含量进行测试和分析，探讨氢的吸收和扩散情况。
3. 微结构观察：利用金相显微镜、扫描电子显微镜等设备，观察合金的晶界、孔隙和缺陷情况，分析氢的渗透和影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
规范Ⅳ:1180℃,30min，空冷+900℃，4h,空冷
规范Ⅴ:1080℃,保温不小于2.4min/mm,空冷+760℃，16h,空冷
1.6 GH141品种规格与供应状态可提供各种规格的圆饼、环坯、环形件、薄板、带材、棒材、锻件和精密铸件等。板材于固溶状态交货，棒材和锻件不经热处理交货。
1.7 GH141熔炼与铸造工艺合金采用真空感应熔炼、真空感应熔炼加电渣重熔或真空电弧重熔工艺。
表1-1 %
C
Cr
Ni
Co
Mo
Al
Ti
B
Fe
Zr
Mn
Si
P
S
Cu
不大于
0.06～0.12
18.0～20.0
余
10.0～12.0
9.00～10.50
1.40～1.80
3.00～3.50
0.003～0.010
5.00
0.07
0.50
0.50
0.015
0.015
0.50
注：航天用材可加入ω（Mg)<0.05%和ω(La)<0.035%。
5.1.5GH141合金再结晶图
5.1.5.1 GH141加工再结晶图见图5-2。
5.1.5.2 GH141固溶再结晶图见图5-3。
表5-4[5]
类型
θ/℃
900
950
975
1000
1050
1100
1150
1160
1200
冷却曲线
σ/MPa
749
404
-
227
206
156
-
102
-
φ/%
19.9
23.6
2.1 GH141热性能
2.1.1GH141熔化温度范围1316～1371℃[2]。
2.1.2GH141热导率见图2-1。
表2-1[2]
θ/℃
100
200
300
400
500
600
700
800
900
λ/(W/(m·℃))
8.37
10.47
12.56
15.07
17.17
19.56
21.35
23.45
25.96
表2-5[9]
表面状态
θ/℃
不同时间氧化速率/(g/(m2·h))
表面状态
θ/℃
不同时间氧化速率/(g/(m2·h))
25h
50h
75h
100h
200h
25h
50h
75h
100h
200h
磨光
900
0.240
0.150
0.120
0.095
0.066
磨光
1100
1.360
0.870
0.750
0.680
0.490
2.3 GH141电性能δ2mm板材的室温电阻率见表2-3。
表2-3[3]
状态
ρ/(10-6Ω.m)
状态
ρ/(10-6Ω.m)
热轧
1.31
1175℃,0.5h,空冷
1.33
1065℃,4h,空冷
1.25
1175℃,0.5h,空冷+900℃,4h,空冷
1.34
1065℃,4h,空冷+760℃,16h,空冷
磨光
1000
0.610
0.410
0.320
0.260
0.182
W-2涂层
1100
0.496
0.494
0.413
0.356
---
三、GH141力学性能
3.1 GH141技术标准规定的性能
3.1.1GH141圆饼、环坯、环形件、大棒材标准规定的性能见表3-1。
表3-1
材料标准
品种
热处理制度
拉伸性能
HBS
760
≥895
≥760
≥3
-
>0.50
20
≥1170
≥895
≥10
≥35
760
≥965
≥760
≥3
-
四、GH141组织结构
4.1 GH141相变温度合金热处理后，组织中析出相的相变温度范围见表4-1。
表4-1[13]
析出相
γ′
M6C
M23C6
MC
μ
σ
相变温度范围/℃
<1052
760～1149
760～901/982
表5-5[2]
试验温度/℃
950
1000
1050
1100
1150
1200
高温拉伸塑性δ/%
21.8
31.8
66.6
102
117
108.2
5.2 GH141焊接性能
5.2.1GH141合金可熔焊、扩散焊、钎焊、摩擦焊。熔焊既可用电子束焊接，也可用氩弧焊焊接。熔焊缝在热处理时有产生应变时效裂纹倾向，为将这种倾向减到最小，应在焊接前固溶缓慢退火，即1080℃，随后以22℃/min冷却到650℃；另一办法是在焊接前进行过时效处理，即1080℃，30min，以1.7～4.4℃/min冷却到980，4h，以1.7～4.4℃/min冷却到870℃，4h,再以1.7～4.4℃/min冷却到760℃，16h,空冷[1,16～19]。焊后在消除焊接应力和恢复性能时，应快速加热通过时效硬化温度区间，这样可消除应变时效开裂倾向。使用细晶、低杂质含量母材，消除机械加工硬化，低的焊接线能量也可以降低应变时效开裂倾向
1.27
2.4 GH141磁性能见表2-4。
表2-4[4]
状态
20℃下300Οe时的磁导率/(H/m)
1065℃,4h,空冷+760℃,16h,空冷
＜1.002
1175℃,0.5h,空冷+900℃,4h,空冷
＜1.002
2.5 GH141化学性能
2.5.1GH141抗氧化性能在空气介质中的氧化速率见表2-5。
【论文】GH4141(GH141)镍基变形高温合金分析与研究【午虎技术部】
TEL:①⑧①①⑥①⑤⑦⑤⑧⑧
GH4141(GH141)镍基变形高温合金
中国牌号：GH141/GH4141
美国牌号：UNS N07041/Rene′41/R41/Carpenter41/PYROMET41/UNITEMP41/HynessalloyR41/J1610
5.3 GH141零件热处理工艺
5.3.1GH141在较低温度下工作，要求零件具有高的拉伸强度和疲劳性能时，推荐采用1080℃，空冷＋760℃，16h，空冷。
5.3.2GH141对在高温下工作，又要求材料具有高的热强性时，适宜的热处理规范为1180℃，空冷＋900℃，4h，空冷。
5.3.3GH141对要求焊接的环形件等零部件，推荐采用1120℃，30min，空冷＋900℃，4h，空冷。
一、GH141概述
GH141是是沉淀硬化型镍基变形高温合金，在650～950℃范围内，具有高的拉伸和持久蠕变强度和良好的抗氧化性能。由于合金中铝、钛、钼含量较高，铸锭开坯比较困难，但变形后的材料具有较好的塑性，在退火状态下可以冷成形，也可进行焊接，焊接部件热处理时易产生应变时效裂纹。合金的品种有薄板、带、丝、盘件、环形件、锻件、棒材、和精密铸件等，适合于制造在870℃以下要求有高强度和980℃以下要求抗氧化的航空、航天发动机高温零部件。
1.1 GH141材料牌号GH141(GH4141)。
1.2 GH141相近牌号UNS N07041，Rene′41，R41，Carpenter41，PYROMET41，UNITEMP41，HynessalloyR41，J1610(美国）。
1.3 GH141材料的技术标准
1.4 GH141化学成分见表1-1。
29.3
43
43.8
75.3
81.8
78.2
70
75.5
36
ε裂纹min/%
23.4
44
51
61.5
>75.3
>81.8
80.6
78.3
76
41
5.1.4.2 GH141d22mm轧材的热模拟塑性试验结果见表5-4。
5.1.4.3 GH141d90mm棒材经1065℃,4h,空冷＋760℃,16h,空冷热处理后进行高温拉伸试验，其高温拉伸塑性见表5-5。
2.1.3GH141线膨胀系数见图2-2。
表2-2[2]
θ/℃
20～100
20～200
20～300
20～400
20～500
20～600
20～700
20～800
20～900
α1/10-6℃-1
10.54
11.69
12.24
12.78
13.08
13.48
14.21
14.97
15.91
2.2 GH141密度ρ=8.27g/cm3。
1.5 GH141热处理制度见表1-2。
表1-2
品种
热处理制度
（航空）圆饼、环坯、环形件、棒、板材
规范Ⅰ:1080℃±10℃,快淬+1120℃±10℃，0.5h,空冷+900℃±10℃,1-4h,空冷
（航天）棒、盘件
规范Ⅱ:1080℃,4h,油冷+760℃，16h,空冷
规范Ⅲ:1065℃,4h,空冷+760℃，16h,空冷
表3-4
热处理制度
厚度/mm
θ/℃
拉伸性能
HRC
σb/MPa
σP0.2/MPa
δ5/%
1080℃，保温不小于2.4min/mm,空冷