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高溫合金分為三類材料：760℃高溫材料、1200℃高溫材料和1500℃高溫材料，抗拉強度800MPa�；蛘哒f是指在760--1500℃以上及一定應(yīng)力條件下長期工作的高溫金屬材料，具有優(yōu)異的高溫強度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能，已成為軍民用燃氣渦輪發(fā)動機熱端部件不可替代的關(guān)鍵材料。

按照現(xiàn)有的理論，760℃高溫材料按基體元素主要可分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金。按制備工藝可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末冶金高溫合金。按強化方式有固溶強化型、沉淀強化型、氧化物彌散強化型和纖維強化型等。高溫合金主要用于制造航空、艦艇和工業(yè)用燃氣輪機的渦輪葉片、導向葉片、渦輪盤、高壓壓氣機盤和燃燒室等高溫部件，還用于制造航天飛行器、火箭發(fā)動機、核反應(yīng)堆、石油化工設(shè)備以及煤的轉(zhuǎn)化等能源轉(zhuǎn)換裝置。

分類

超耐熱合金典型組織是奧氏體基體，在基體上彌散分布這碳化物、金屬間化合物等強化相。高溫合金的主要元素有鉻、鈷、鋁、鈦、鎳、鉬、鎢等。合金元素起穩(wěn)定的奧氏體基體組織，形成強化相，增加合金的抗氧化和抗腐蝕能力的作用。常用的高溫合金有鐵基、鎳基和鈷基3種。

鐵基超耐熱合金

鐵基高溫合金是奧氏體不銹鋼發(fā)展起來的，含有一定量的鉻和鎳等元素。它是中等溫度（600~800℃）條件下使用的重要材料，具有校核的中溫力學性能和良好的熱加工塑性，合金成分比較簡單，成本較低。主要用于制作航空發(fā)動機和工業(yè)燃氣輪機上渦輪盤，也可以制作導向葉片、渦輪葉片、燃燒室，以及其他承力件、緊固件燈。另一用途是制作柴油機上的廢氣增壓渦輪。由于沉淀強化型鐵基合金的組織不夠穩(wěn)定抗氧化性較差，高溫強度不足，因而鐵基合金不能在更高溫度條件下應(yīng)用。

鎳基超耐熱合金

以鎳為基體（含量一般大于50）、在650~1000℃范圍內(nèi)具有較的強度和良好的抗氧化性、抗燃氣腐蝕能力的高溫合金。

鎳基合金是高溫合金中應(yīng)用最廣、高溫強度最高的一類合金。其主要原因，一是鎳基合金中可以溶解較多的合金元素，且能保持較好的穩(wěn)定性；二是可以形成共格有序的A3B型金屬間化合物γ’-[Ni(Al,Ti)]相作為強化相，使合金的得到有效的強化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強度 ；三是很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氣腐蝕能力。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，其他元素主要起強化作用。根據(jù)它們的強化作用方式可以分為固溶強化合金和沉淀強化合金：固溶強化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻、釩等；沉淀強化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭；晶界強化元素，如硼、鋯、鎂和稀土元素等。

鈷基超耐熱合金

鈷基超耐熱合金是含鈷量40~65的奧氏體高溫合金，在730~1100℃下，具有一定的高溫強度、良好的抗熱腐蝕和抗氧化能力。用于制作工業(yè)燃氣輪機、艦船燃氣輪機的導向葉片等。鈷基合金的發(fā)展應(yīng)考慮鈷的資源情況。鈷是一種重要的戰(zhàn)略資源，世界上大多數(shù)國家缺鈷，以至于鈷基合金的發(fā)展受到限制。

鈷基合金一般含鎳10~22，鉻20~30以及鎢、鉬、鉭和鈮等固溶強化和碳化物形成元素，含碳量很高，是一類以碳化物為主要強化相的高溫合金。鈷基合金的耐熱能力與固溶強化元素和碳化物形成元素含量多少有關(guān)。

制造工藝

不含或少含鋁、鈦的高溫合金，一般采用電弧爐或非真空感應(yīng)爐冶煉。含鋁、鈦高的高溫合金如在大氣中熔煉時，元素燒損不易控制，氣體和夾雜物進入較多，所以應(yīng)采用真空冶煉。為了進一步降低夾雜物的含量，改善夾雜物的分布狀態(tài)和鑄錠的結(jié)晶組織，可采用冶煉和二次重熔相結(jié)合的雙聯(lián)工藝。冶煉的主要手段有電弧爐、真空感應(yīng)爐和非真空感應(yīng)爐；重熔的主要手段有真空自耗爐和電渣爐。

固溶強化型合金和含鋁、鈦低（鋁和鈦的總量約小于4.5）的合金錠可采用鍛造開坯；含鋁、鈦高的合金一般要采用擠壓或軋制開坯，然后熱軋成材，有些產(chǎn)品需進一步冷軋或冷拔。直徑較大的合金錠或餅材需用水壓機或快鍛液壓機鍛造。

合金化程度較高、不易變形的合金，目前廣泛采用精密鑄造成型，例如鑄造渦輪葉片和導向葉片。為了減少或消除鑄造合金中垂直于應(yīng)力軸的晶界和減少或消除疏松，近年來又發(fā)展出定向結(jié)晶工藝。這種工藝是在合金凝固過程中使晶粒沿一個結(jié)晶方向生長，以得到無橫向晶界的平行柱狀晶。實現(xiàn)定向結(jié)晶的首要工藝條件是在液相線和固相線之間建立并保持足夠大的軸向溫度梯度和良好的軸向散熱條件。此外，為了消除全部晶界，還需研究單晶葉片的制造工藝。

粉末冶金工藝，主要用以生產(chǎn)沉淀強化型和氧化物彌散強化型高溫合金。這種工藝可使一般不能變形的鑄造高溫合金獲得可塑性甚至超塑性。

綜合處理高溫合金的性能同合金的組織有密切關(guān)系，而組織是受金屬熱處理控制的。高溫合金一般需經(jīng)過熱處理。沉淀強化型合金通常經(jīng)過固溶處理和時效處理。固溶強化型合金只經(jīng)過固溶處理。有些合金在時效處理前還要經(jīng)過一兩次中間處理。固溶處理首先是為了使第二相溶入合金基體，以

便在時效處理時使γ、碳化物（鈷基合金）等強化相均勻析出，其次是為了獲得適宜的晶粒度以保證高溫蠕變和持久性能。

固溶處理溫度一般為1040～1220℃。目前廣泛應(yīng)用的合金，在時效處理前多經(jīng)過1050～1100℃中間處理。中間處理的主要作用是在晶界析出碳化物和γ膜以改善晶界狀態(tài)，與此同時有的合金還析出一些顆粒較大的γ相與時效處理時析出的細小γ相形成合理搭配。時效處理的目的是使過飽和固溶體均勻析出γ相或碳化物(鈷基合金)以提高高溫強度，時效處理溫度一般為700～1000℃。

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