高温合金基础知识
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
-Ta4- 4.5 ----Ta1.52 ---
粉末高温合金:"FGH"后跟阿拉伯数字表示 焊接用的高温合金丝:"HGH"后跟阿拉伯数字 MGH——机械合金化粉末高温合金 DK——定向凝固高温合金 DD——单晶铸造高温合金 70年代以前,我国高温合金牌号简单,变形高温合金只有3 位数字编号,铸造高温合金只有2位数字编号,即省略了前 缀后的表示基体类别和强化型类别的第一位数字,如 "K17",即现在的"K417","GH39"即为现在的 "GH3039"
--
8.5
--
5
1.8
--
--
K406 K409 K417ห้องสมุดไป่ตู้K417G K418 K419 K438 K640 K644
0.15 0.1 0.18 0.18 0.12 0.11 0.15 0.5 0.25
15.5 8 9 9 12.5 6 16 25.5 29.5
余 余 余 余 余 余 余 10.5 10.5
合金牌 号 K211
国外牌号
C 0.15
Cr
Ni
Co
W
Mo
Al
Ti
Fe 余
Nb
其他
BAT-45Y
20
46
--
8
--
--
--
--
--
K401
AHB-300 GMR235D B-1900 IN-100 Rene'100 IN713C TRWVIA IN738 X-40 FSX-414
0.05
15.5
余
高温合金的用途 航空发动机:现代航空发动机中用量占发动机总量的40%～60%, 主要用于四大热端部件:导向器,涡轮叶片,涡轮盘和燃烧室. 火箭发动机及燃气轮机高温热端部件 70年代以来,高温合金在原子能,能源动力,交通运输,石油 化工,冶金矿山和玻璃建材等诸多民用工业部门得到推广应用, 这类高温合金中一部分主要仍然利用高温合金的高温高强度特性, 而另有一大部分则主要是开发和应用高温合金的高温耐磨和耐腐 蚀性能. 目前美国高温合金总产量约为每年2.3～3.6万t,大约1/2～1 /3应用于耐蚀的材料.高温耐磨耐蚀的高温合金,由于主要目标 不是高温下的强度,因此这些合金成分上的特点是以镍,铁或钴 为基,并含有大约20%～35%的铬,大量的钨,钼等固溶强化元 素,而铝,钛等γ形成元素则要求含量甚少或者根本不加入.
Ni3Al基础知识
Ni3Al基金属间合金的研究S1******* 陈义高温结构材料起源于40年代军用飞机的需要, 目前已成为军用和民用高温燃汽轮机不可代替的关键性材料。
高温结构材料在高温下具有高强度, 以保证发动机的油耗不致过高; 具有很强的抗腐蚀能力, 在高温燃气的冲刷及腐蚀性介质的侵蚀下保持其性能; 还能长期安全可靠地工作。
而金属间化合物以其耐高温, 抗腐蚀和耐冲刷等特性成为航空航天、交通运输、化工机械等行业重要的结构材料, 并在近20年受到广泛研究。
由于金属间化合物晶体中金属键与共价键共存, 同时兼有金属韧性和陶瓷的高温性能, 因此具有很大的发展潜力。
由于金属间化合物Ni3Al 基高温结构材料在室温下具有优异的抗腐蚀性能, 受到工业界的注意, 但其晶间脆断是制约其工程化应用最大障碍, 表明这类材料具有巨大的应用潜力同时也存在一定缺陷。
1. Ni3Al 金属间化合物的特性Ni3Al 是一种具有L12 型晶体结构的长程有序金属间化合物( 表1) , 当接近其熔点时还能保持高度有序, 其晶格常数a= 0. 3561nm, 熔点为 ,杨氏模量, 电阻率为，热导率为, Ni3Al 金属间化合物熔点高, 抗高温氧化性能好, 有较高的高温强度和蠕变抗力以及强度大等特点, 而且在一定的温度范围内, 其屈服强度反而随温度的上升而提高, 这些特点都是高温结构材料所希望的。
2.合金元素在Ni3Al 金属间化合物中的作用2.1合金元素对力学性能的影响2.1. 1对强度的影响Ni3Al 在室温下通常强度不是很高。
但是大多数有序合金特别是那些具有L12 结构的大部分合金, 其塑性变形的一个显著特点是流变应力随温度升高而急剧增加。
Ni 基高温合金主要包括两相,固溶相 ( 无序的面心立方相, 具有A1结构)和中间化合物 ( 有序的面心立方相,具有L12 结构)。
通常,与无序或部分有序合金相比, 长程有序合金具有高的应变硬化速率。
W和Mo 的添加可大幅度地提高材料的高温抗拉强度和持久性能,W和Mo 同时加入要比单独添加Mo的强化效果好,但W和Mo 的加入降低了合金的塑性。
镍基高温合金熔点
镍基高温合金熔点1. 介绍镍基高温合金是一种具有优异高温性能的金属材料，主要由镍作为基体元素，通过合金化添加其他元素来增强材料的力学性能和耐高温性能。
其中，熔点是衡量材料热稳定性的重要指标之一。
本文将重点探讨镍基高温合金的熔点及其相关知识。
2. 镍基高温合金的组成镍基高温合金的主要组成元素包括镍、铬、钼、铌、钨、铁等。
这些元素通过合金化相互作用，可以提高合金的热稳定性、力学性能和耐腐蚀性。
3. 镍基高温合金的晶体结构镍基高温合金的晶体结构主要是面心立方（FCC）结构和体心立方（BCC）结构两种。
镍的原子在面心立方结构中排列得更为紧密，因此，镍基高温合金的熔点通常较高。
4. 镍基高温合金的熔点特性镍基高温合金的熔点受多种因素影响，例如合金元素的种类和含量、晶体结构、晶格畸变等。
一般而言，熔点随着合金元素含量的增加而提高，这是因为合金元素的加入可以破坏晶体结构的稳定性，从而提高合金的熔点。
5. 镍基高温合金的常见熔点范围镍基高温合金的熔点范围通常在1200°C至1500°C之间。
不同合金的具体熔点取决于其组成和制备工艺。
例如，IN718合金的熔点约为1320°C，而IN625合金的熔点约为1350°C。
6. 熔点对镍基高温合金性能的影响熔点是镍基高温合金的重要性能指标之一，它直接影响合金的高温稳定性和耐腐蚀性。
较高的熔点意味着合金在高温环境下能够保持较好的结构稳定性，同时具有较好的耐腐蚀性能。
7. 提高镍基高温合金熔点的方法提高镍基高温合金的熔点可以通过以下几种方法：•增加合金元素的含量：合金元素的加入可以提高合金的热稳定性，从而使熔点升高。
•改变合金的晶体结构：通过合金化或热处理等方法，调控合金的晶体结构，使其更为稳定，从而提高熔点。
•精确控制制备工艺：制备工艺的优化可以通过改变晶体的形貌和结晶方式，从而影响合金的熔点。
8. 应用领域镍基高温合金由于其优异的高温性能和耐腐蚀性，被广泛应用于航空航天、石化、能源等领域。
高温合金牌号 国标
高温合金牌号国标摘要：1.高温合金概述2.高温合金牌号国标分类3.各类高温合金的特点及应用4.国标高温合金牌号的选择与实用建议正文：高温合金是指在高温环境下具有良好的抗氧化性、热疲劳性、蠕变性等性能的合金。
它们广泛应用于航空航天、电力、石油化工等高温环境中。
根据我国国家标准，高温合金牌号分为以下几类：1.镍基高温合金：以镍为主要基体的合金，具有优良的抗氧化性、热疲劳性和蠕变性能。
常见的牌号有IN718、IN738、IN925等。
2.铁基高温合金：以铁为主要基体的合金，具有良好的高温强度和抗氧化性。
常见的牌号有Fecralloy、Fe-Cr-Al等。
3.钴基高温合金：以钴为主要基体的合金，具有优异的耐热腐蚀性和高温强度。
常见的牌号有CoCrMo、CoNiCr等。
4.铜基高温合金：以铜为主要基体的合金，具有良好的导热性和抗氧化性。
常见的牌号有Cu-Al-Mn、Cu-Ni-Mn等。
在选择高温合金牌号时，需根据实际应用场景和性能要求进行筛选。
以下是一些实用建议：1.针对高温环境，优先选择具有良好抗氧化性、热疲劳性和蠕变性能的合金。
例如，镍基高温合金在高温下具有优异的抗氧化性，适用于高温氧化性环境。
2.考虑合金的力学性能和使用寿命。
不同牌号的高温合金具有不同的力学性能，如强度、硬度等。
在满足使用要求的前提下，选择具有较高使用寿命的合金。
3.关注合金的加工性能。
高温合金的加工性能较差，选择时应充分考虑生产工艺的可行性。
如铁基高温合金较易加工，适用于生产制造。
4.考虑合金的焊接性能。
部分高温合金在焊接过程中易产生裂纹、变形等问题，选择时应注意其焊接性能。
如镍基高温合金焊接性能较好，可用于焊接结构件。
5.结合实际应用场景，参照国标牌号表进行选择。
国标中详细列出了各类高温合金牌号及其性能参数，可根据实际需求进行筛选。
总之，在选择高温合金牌号时，应充分考虑使用环境、性能要求、加工焊接等因素。
Ni3Al基础知识
Ni3Al基金属间合金的研究S1******* 陈义高温结构材料起源于40年代军用飞机的需要, 目前已成为军用和民用高温燃汽轮机不可代替的关键性材料。
高温结构材料在高温下具有高强度, 以保证发动机的油耗不致过高; 具有很强的抗腐蚀能力, 在高温燃气的冲刷及腐蚀性介质的侵蚀下保持其性能; 还能长期安全可靠地工作。
而金属间化合物以其耐高温, 抗腐蚀和耐冲刷等特性成为航空航天、交通运输、化工机械等行业重要的结构材料, 并在近20年受到广泛研究。
由于金属间化合物晶体中金属键与共价键共存, 同时兼有金属韧性和陶瓷的高温性能, 因此具有很大的发展潜力。
由于金属间化合物Ni3Al 基高温结构材料在室温下具有优异的抗腐蚀性能, 受到工业界的注意, 但其晶间脆断是制约其工程化应用最大障碍, 表明这类材料具有巨大的应用潜力同时也存在一定缺陷。
1. Ni3Al 金属间化合物的特性Ni3Al 是一种具有L12 型晶体结构的长程有序金属间化合物( 表1) , 当接近其熔点时还能保持高度有序, 其晶格常数a= 0. 3561nm, 熔点为 ,杨氏模量, 电阻率为，热导率为, Ni3Al 金属间化合物熔点高, 抗高温氧化性能好, 有较高的高温强度和蠕变抗力以及强度大等特点, 而且在一定的温度范围内, 其屈服强度反而随温度的上升而提高, 这些特点都是高温结构材料所希望的。
2.合金元素在Ni3Al 金属间化合物中的作用2.1合金元素对力学性能的影响2.1. 1对强度的影响Ni3Al 在室温下通常强度不是很高。
但是大多数有序合金特别是那些具有L12 结构的大部分合金, 其塑性变形的一个显著特点是流变应力随温度升高而急剧增加。
Ni 基高温合金主要包括两相,固溶相 ( 无序的面心立方相, 具有A1结构)和中间化合物 ( 有序的面心立方相,具有L12 结构)。
通常,与无序或部分有序合金相比, 长程有序合金具有高的应变硬化速率。
W和Mo 的添加可大幅度地提高材料的高温抗拉强度和持久性能,W和Mo 同时加入要比单独添加Mo的强化效果好,但W和Mo 的加入降低了合金的塑性。
高温合金中常见元素及其作用
高温合金中常见元素及其作用高温合金中常见元素及其作用高温合金是航空、航天、能源等领域中广泛应用的一种材料，具有优良的耐高温、抗氧化和抗腐蚀性能。
这些合金中包含多种元素，这些元素的种类和比例会直接影响合金的性能。
本文将介绍一些常见的高温合金元素及其作用。
一、镍（Ni）镍是高温合金中的主要元素之一，通常含量在50%以上。
它能够提高合金的强度、韧性、抗氧化性和耐腐蚀性。
镍还可以降低合金的冷脆性，提高可塑性和可焊性。
在高温下，镍能够保持较好的抗蠕变性和持久性，因此常用于制造高温下承受应力的零件。
二、铬（Cr）铬是一种抗氧化性和耐腐蚀性很好的元素，它能够提高合金的硬度、耐磨性和耐热性。
同时，铬还可以改善合金的加工性能。
在高温下，铬能够减缓合金的氧化过程，并形成致密的氧化膜，保护合金表面免受进一步氧化。
三、铁（Fe）铁是高温合金中的基本元素之一，通常含量在20%以上。
它能够提高合金的强度和硬度。
铁还可以改善合金的切削加工性能。
在高温下，铁能够减缓合金的氧化过程，并形成致密的氧化膜，保护合金表面免受进一步氧化。
四、钨（W）钨是一种高密度、高熔点和良好的抗腐蚀性的元素，它能够提高合金的强度、硬度和耐热性。
在高温下，钨能够提高合金的抗蠕变性和持久性，常用于制造高温下承受应力的零件。
此外，钨还可以提高合金的抗高温氧化性能。
五、钼（Mo）钼是一种高强度、高熔点和良好的抗腐蚀性的元素，它能够提高合金的强度、硬度和耐热性。
在高温下，钼能够提高合金的抗蠕变性和持久性，常用于制造高温下承受应力的零件。
此外，钼还可以提高合金的抗高温氧化性能。
六、钛（Ti）钛是一种低密度、高强度和高熔点的元素，它能够提高合金的强度、韧性和耐腐蚀性。
在高温下，钛能够形成稳定的氧化膜，保护合金表面免受进一步氧化。
此外，钛还可以改善合金的加工性能和抗腐蚀性能。
七、铝（Al）铝是一种轻质、高强度和良好的抗腐蚀性的元素，它能够提高合金的强度、硬度和耐热性。
高温合金的特点
高温合金的特点
高温合金的特点
一、强度高
高温合金具有极高的强度，其最大的优势之一就是可以承受非常高的温度下的应力，能够确保在高温环境下获得良好的抗腐蚀性。
这种特性使高温合金成为极其适合用于高温环境下的工业生产的材料，在航空、航天等高技术产业中，也能应用到许多火炉、锅炉、发动机零件、汽车上等上。
二、耐腐蚀性强
高温合金具有优异的耐腐蚀性，可以抵御大多数腐蚀性介质，使其在各种腐蚀性情况下保持其原有特性。
由于其耐腐蚀性强，广泛应用于化工、冶金、石油等行业。
三、热容量大
高温合金具有良好的热容量，能够在热和冷的转变中极好的稳定性，而且即使是极低的温度也能够达到其原有的特性。
四、抗高温氧化性好
高温合金具有极佳的抗高温氧化性，能够在高温下抵抗氧化损伤，它可以显著提高器件的耐用性，这也是其备受欢迎的原因之一。
五、综合性能优良
在综合性能方面，高温合金同样表现不凡，无论是耐热性、耐腐蚀性、强度、热容量还是抗高温氧化性等，它们都表现出强劲的优势。
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中文名称：铸造高温合金
英文名称：cast superalloy
定义：在铸造组织状态下具有良好性能并可直接铸成零件的高温合金。
具有比同成分的变形合金高的抗蠕变性能。
中文名称：变形高温合金
英文名称：wrought superalloy
定义：适宜进行塑性成形的高温合金。
所属学科：航空科技（一级学科）；航空材料（二级学科）
弥散强化
弥散强化指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料的强化手段。
是指用不溶于基体金属的超细第二相(强化相)强化的金属材料。
为了使第二相在基体金属中分布均匀，通常用粉末冶金方法制造。
第二相一般为高熔点的氧化物或碳化物、氮化物，其强化作用可保持到较高温度。
弥散强化是强化效果较大的一种强化合金的方法，很有发展前途。
沉淀强化
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，为沉淀强化，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沉淀相和基体有化学交互作用，而弥散强化沉淀相和基体无化学交互作用。
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，
高温合金产品图片融品科技提供
基于上述性能特点，且高温合金的合金化程度较高，又被称为“超合金”，是广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。
按基体元素来分，高温合金又分为铁基、镍基、钴基等高温合金。
铁基高温合金使用温度一般只能达到750~780℃，对于在更高温度下使用的耐热部件，则采用镍基和难熔金属为基的合金。
镍基高温合金在整个高温合金领域占有特殊重要的地位，它广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机最热端部件。
若以150MPA-100H持久强度为标准，而目前镍合金所能承受的最高温度〉1100℃，而镍合金约为950℃，铁基的合金〈850℃,即镍基合金相应地高出150℃至250℃左右。
所以人们称镍合金为发动机的心脏。
目前，在先进的发动机上，镍合金已占总重量的一半，不仅涡轮叶片及燃烧室，而且涡轮盘甚至后几级压气机叶片也开始使用镍合金。
与铁合金相比，镍合金的优
点是：工作温度较高，组织稳定、有害相少及搞氧化搞腐蚀能力大。
与钴合金相比，镍合金能在较高温度与应力下工作，尤其是在动叶片场合。
镍合金具有上述优点与其本身的某些卓越性能有关。
镍为面心立方体，组织非常
高温合金生产用关键设备真空炉
稳定，从室温到高温不发生同素异型转变；这对选作基体材料十分重要。
众所周知，奥氏体组织比铁素体组织具有一系列的优点。
镍具有高的化学稳定性，在500度以下几乎不发生氧化，学温下也不受温气、水及某些盐类水溶液的作用。
镍在硫酸及盐酸中溶解很慢，而在硝酸中溶解很快。
镍具有很大的合金能力，甚至添加十余种合金元素也不出现有害相，这就为改善镍的各种性能提供潜在的可能性。
纯镍的力学性能虽不强，但塑性却极好，尤其是低温下塑性变化不大。