超高温合金
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。
高温合金含量明细表
高温合金含量明细表高温合金是一种具有优异耐热、抗氧化、耐腐蚀和抗热疲劳性能的特种合金材料，广泛应用于航空航天、能源、化工等领域。
为了正确评估和使用高温合金材料，制定高温合金含量明细表是十分必要的。
本文将从材料分类、主要成分、含量要求等方面详细介绍高温合金含量明细表。
1. 材料分类高温合金根据使用温度的不同，可分为高温亚合金和高温超合金两类。
高温亚合金一般使用温度在600℃以下，包括镍基、铁基和钴基亚合金。
高温超合金一般使用温度在600℃至1000℃之间，包括镍基、镍铁基和铁基超合金。
2. 主要成分高温合金的主要成分是金属元素，根据不同的材料类型和性能要求，其组成有所差异。
然而，一般来说，高温合金的主要成分包括镍、铁、钴等基体元素，以及铬、钼、钨、铝、钛、铌等合金元素。
这些合金元素的添加和配比决定了高温合金的结构和性能，其中镍基高温合金是最常用的。
3. 含量要求高温合金的含量要求对于保证材料的性能至关重要。
高温合金含量明细表是根据国际标准和行业规范制定的，包含了各种合金元素的最低和最高含量要求。
这些要求一般以质量百分比或质量分数的形式给出。
举例来说，一种常用的镍基高温合金的含量要求可能是：镍（55-60%）、铬（15-21%）、铝（4-6%）、钛（2-3%）、钨（3-5%）等。
高温合金含量明细表的编制需要依据具体的材料标准和客户需求。
各种高温合金材料在应用领域和工艺要求上存在差异，因此需根据实际情况进行调整和制定。
此外，高温合金含量明细表还应包含其他信息，如元素含量的允许偏差范围、检测方法和标准等。
制定高温合金含量明细表有助于保证高温合金的质量和性能，并提供给使用者有关材料组分的准确信息，以便选材和进行工艺设计。
对于生产厂家和供应商而言，高温合金含量明细表也是进行质保和质控的重要依据，有助于确保产品符合规范要求。
总结而言，高温合金含量明细表是用于确保高温合金材料质量和性能的重要文件。
通过明确每种元素的含量要求，可为材料的选择、设计和使用提供准确的依据。
超高温高强度MGH754合金板材研究现状及应用
特钢技术
Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ Ｓ Ｔ． 柚嘲 Ｉ ｌ ０
Ｖｏ １ ． １ ９ （ ７ ５ ）
２ ０ １ ３ ． Ｎ ｏ ． ２
超 高 温 高 强 度 Ｍ ＧＨ７ ５ ４ 合 金板 材 研 究 现 状 及 应 用
雷 柳 光祖 田耘 杨 峥
稳定性 的 Ｙ ０ ， 颗粒 均匀分散于基体 中的一种 高温 合金 。Ｍ Ｇ Ｈ ７ ５ ４ 合金在承受 ｌ １ ０ ０℃以上的工作 高
就对 Ｍ Ｇ Ｈ ７ ５ ４ 合金板材 的制备工艺 、 微观组织演变 、 高温性能和发展应用进行了综述 。
温时表现 出十分优 异的抗 高温蠕变 、 高温疲劳 、 高
（１ ）
摘 要： ＭＧ Ｈ ７ ５ ４ 合金板材是迄今 为止 １ １ ０ ０ ｏ Ｃ 以上 最高强度 的燃烧 室构成材料 ， 是 一种具有很 高发展潜
力的燃烧 室板材 ， 对于未来提 高航 空航天发动机工作温度具有十分重要的意义。本文即对ＭＧＨ ７ ５ ４ 合金板
Ｌ ｅ ｉ Ｚｈ ｅ ， Ｌｉ ｕ Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｕ ， Ｔｉ ａ ｎ Ｙｕ ａ ｎ， Ｙａ ｎ ｇ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ
（ Ｈ ｉ ｇ ｈ Ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｌ ａ ｂ ， Ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｌ Ｉ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ）
材 的制备 工艺、 微观组织衍 化、 高温性 能及发展 应用进行 了综述。 关键词 ： ＭＧ Ｈ７ ５ ４ 合金板材 ； 制备 工艺 ； 微观组 织； 高温性能 ；
中图分类号 ： Ｔ Ｇ１ ４ ２ ． ７
高温合金主要材料
高温合金主要材料
高温合金主要材料
高温合金以其在高温下可承受非常大的载荷所受到广泛使用，它的性能大大超过了普通的可加工金属，但仍然有保持所求物理性能的可能。
高温合金的主要材料主要包括钢、铜、铝、锌、镍、钛、钴、锗等。
钢是高温合金的主要材料。
它们在载荷介质（空气）和介质温度（68–1000°F）下具有良好的抗腐蚀能力，抗冲击性能也较高，但其力学性能在高温下略显疲软。
铜具有良好的电导率和延展强度，热扩散性能较好，因此具有较高的可塑性，但它的质量较轻，在较低的力学载荷下使用更为合适。
铝具有良好的抗腐蚀性能，可经过淬火处理，并具有较高的蠕变强度和延展率，但它的热稳定性和抗机械疲劳性能偏低。
锌具有良好的抗氧化性能，能够耐受部分温度，但它的机械强度和耐磨性较低。
镍具有良好的高温强度，但其韧性较低，并且在某些特定条件下很容易腐蚀。
钛具有良好的耐热性、抗腐蚀性、抗氧化性和抗拉伸力，但它对高温下的机械性能和热稳定性有一定的要求。
钴具有较高的抗腐蚀性，热稳定性和抗机械疲劳性能，但它的机械强度会随着温度的升高而降低。
锗具有良好的热稳定性和耐腐蚀性，在高温下具有优良的力学性能。
镍基时效高温合金GH4099
GH4099(GH99)镍基合金成分
C
Cr
Ni
W
Mo
Al
Co
Ti
≤0.08
17.00～20.0
余量
5.00～7.00 3.50～4.50 1.70～2.40 5.00～8.00 1.00～1.50
Fe
B
Mg
Ce
Mn
Si
P
S
≤2.00
≤0.005
≤0.010
≤0.020
≤0.40
≤0.50
≤0.015
• b热轧棒，制度Ⅰ：（1080~1120）℃*1h/AC（保温1小时空冷）； • 制度Ⅱ：1090℃±10℃*2h/AC +900℃±10℃*5h/AC； • 制度Ⅲ：1000℃±15℃*4h/AC +700℃±10℃*16h/AC； • c 大规格锻棒，1130℃±10℃*（30~40）min/AC +900℃±10℃*4h/AC • D 焊丝，固溶处理（1100~1140）℃/AC
GH4099(GH99)镍基合金牌号
GH4099 GH99 ЭП693 ХН68МВКТЮР
GH4099(GH99)镍基合金标准
GB/T 14992 高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号 GJB 1952A航空用高温合金冷轧薄板规范 HB5332 GH99合金冷轧薄板 HB 5333 航空用HGH99合金焊丝技术条件 HB/Z140 航空用高温合金热处理工艺 QJ/DT 0160018航空发动机用GH99合金热轧棒材技术条件 QJ/DT 0160020航空发动机用GH99合金热轧棒材技术条件 QJ/DT 0160021地面燃机用大规格GH99合金棒材技术条件
镍基时效高温合金GH4099 高温承力焊接结构件
gh3625技术标准
gh3625技术标准GH3625是一种高温合金，属于镍基高温合金的一种。
它由镍、铬、钼、铁、钛、铝和碳等多种元素组成，具有优异的高温性能和抗腐蚀能力。
GH3625技术标准规定了该合金的化学成分、机械性能、热处理工艺、检测方法等方面的要求。
GH3625技术标准的化学成分标准主要包括各元素的含量范围。
如镍的含量应在54.0~58.0%之间，铬的含量应在21.0~23.5%之间，钼的含量应在8.0~10.0%之间，铁的含量应在5.0~9.0%之间，钛的含量应在2.0~3.0%之间等。
此外，标准还规定了其他微量元素的要求，如铝的含量不超过0.8%，碳的含量不超过0.08%等。
GH3625技术标准还规定了该合金的机械性能标准。
如抗拉强度应不低于690MPa，屈服强度应不低于310MPa，断后伸长率应不低于40%等。
此外，标准还对该合金在不同温度下的抗蠕变性能和抗氧化性能进行了详细的要求。
GH3625技术标准中还涵盖了该合金的热处理工艺要求。
标准规定了合金的加热温度、保温时间、冷却方式等参数，以确保合金在热处理过程中能够获得良好的显微组织和性能。
此外，GH3625技术标准还规定了对合金的检测方法和质量要求。
标准对合金的化学成分检测、机械性能测试、热处理效果评定等方面进行了详细的说明，以确保产品的质量稳定可靠。
总体来说，GH3625技术标准是对该高温合金产品的各项性能要求、工艺要求和检测要求进行规范的文件。
它保证了GH3625合金在高温环境下能够稳定运行，具有优异的抗腐蚀性能和机械性能，能够满足各种工程领域的需求。
Inconel625(N06625、2.4856)奥氏体超耐热高温合金
上海商虎/张工：158 –0185 -9914产品名称：Inconel625/UNS N06625世界通称：Inconel Alloy 625、NS336、NAS 625、W.Nr.2.4856、UNS NO6625、Nicrofer S 6020-FM 625、ATI 625履行标准：ASTM B443/ASME SB-443、ASTM B444/ASME SB-444、ASTM B366/ASME SB-366、ASTM B446/ASME SB-446、ASTM B564/ASME SB-564首要成分：碳(C)≤0.01,锰(Mn)≤0.50,镍(Ni)≥58,硅(Si)≤0.50磷(P)≤0.015,硫(S)≤0.015,铬(Cr)20.0～23.0,铁(Fe) ≤5.0,铝(Al) ≤0.4,钛(Ti) ≤0.4,铌(Nb) 3.15～4.15,钴(Co) ≤1.0, 钼(Mo)8.0～10.0物理性能：625合金密度：8.44g/cm3，熔点：1290-1350 ℃，磁性：无热处理：950-1150℃之间保温1-2小时，快速空冷或水冷。
机械性能：抗拉强度：σb≥758Mpa，屈从强度σb≥379Mpa：延伸率：δ≥30%，硬度:HB150-220耐腐蚀性及首要运用环境：INCONEL 625是一种以镍为首要成分的奥氏体超耐热合金。
源于镍铬合金中所含的钼、铌固溶体强化效应，在低温至1093℃，具有超高强度、非凡的抗疲劳特性，被广泛用于航空事业。
虽然该合金是为适应高温环境的强度而设计，但该合金铬、钼的高含量对很多腐蚀前言，从高度氧化环境到一般腐蚀环境，均具有高度抗蚀损斑、抗裂变腐蚀能力，表现出杰出的耐腐蚀特性。
对氯化物污染的前言如海水、地热水、中性盐以及盐水，INCONEL 625也有超强的抗腐蚀效果。
配套焊接资料及焊接工艺：Inconel625合金的焊接主张采用AWS A5.14焊丝ERNiCrMo-3或AWS A5.11焊条ENiCrMo-3，焊材尺寸有Φ1.0、1.2、2.4、3.2、4.0,产地为：美国哈氏、美国SMC和德镍，焊接工艺及指导书欢迎来电索取。
L-605钴基高温合金
L-605钴基高温合金钴L-605（也称为合金25）是一种钴基高温合金，含有大量的铬和钨。
它的特点是出色的高温强度，最高可达1500°F（1093°C），在腐蚀性环境中的最高温度高达2000°F（1093°C）时具有出色的抗氧化性，并具有出色的抗硫化磨损性和抗磨损性。
钴L-605具有其他鲜为人知的品质，例如高延展性和生物相容性。
钴L-605是非磁性的。
就是说，与大多数其他高温合金一样，钴L-605在长时间暴露于中间温度时会失去延展性。
钴L-605的强度得益于第一相中钨的固溶强化和第二相中析出碳化物的固溶强化。
钴L-605具有很好的成型特性，可以容易地锻造，热加工或冷加工。
由于其所有特性，钴L-605可用于航空航天工业。
它主要用于制造燃气涡轮发动机部件，尤其是经常遭受高温的部件。
其中包括用于涡轮的环和叶片，以及燃烧室部件（燃烧室衬套）。
除航空航天业外，L-605还用于发电厂的陆基燃气轮机以及高温窑中马弗炉和炉衬的工业炉中。
钴L-605也可用于制造高温球轴承和轴承座圈。
这种高温合金还可用于腐蚀性环境中的零件，主要用于湿氯气，盐酸和硝酸。
由于其生物相容性，钴L-605还可以用于医疗行业，主要用于制造心脏瓣膜。
就是说，对于这些零件，必须采用特殊的重结晶工艺以控制强度和延展性的晶粒尺寸。
上海奔来金属提供三种AMS子类型规格，两个ASTM子类型规格以及多种和定制的形状/形式的L-605：•AMS 5537（箔，板，片和条）•AMS 5759（棒材，锻件，环件或定制管）•AMS 5796（线材）•ASTM F1091-12•ASTM F90-14上海奔来金属可提供：无缝管，焊管，圆棒，线材，板材，锻件，管件和法兰，特殊尺寸可定制。
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先进高温合金近净形熔模精密铸造技术进展
先进高温合金近净形熔模精密铸造技术进展一、本文概述随着航空、航天、能源等领域的快速发展，对材料性能的要求日益提高，高温合金作为一种重要的结构材料，在这些领域中发挥着至关重要的作用。
其中，先进高温合金因其优异的高温性能、抗氧化性和抗腐蚀性，成为当前研究的热点。
然而，先进高温合金的制备技术仍面临许多挑战，尤其是其近净形熔模精密铸造技术，更是制约其应用的关键因素。
本文旨在全面综述先进高温合金近净形熔模精密铸造技术的最新研究进展，包括其基本原理、工艺流程、关键技术难题及解决策略等，以期为推动该领域的技术进步提供参考。
本文将简要介绍先进高温合金的基本特性及其应用领域，阐述近净形熔模精密铸造技术在先进高温合金制备中的重要性。
然后，重点分析近净形熔模精密铸造技术的关键工艺环节，包括熔模制备、型壳制造、熔炼与浇注、凝固控制等，并讨论各环节的优化策略。
接着，本文将深入探讨近净形熔模精密铸造技术在先进高温合金制备过程中遇到的主要技术难题，如氧化、热裂纹、缩孔等，并提出相应的解决方案。
本文将展望先进高温合金近净形熔模精密铸造技术的发展趋势，探讨新材料、新工艺、新技术在该领域的应用前景。
通过本文的综述，期望能为相关领域的研究人员和技术人员提供有价值的参考信息，推动先进高温合金近净形熔模精密铸造技术的进一步发展。
二、高温合金及其特性高温合金，也称为超合金，是一类能在高温下保持优异机械性能和化学稳定性的金属材料。
它们主要由铁、镍或钴作为基体，辅以各种合金元素，如铬、铝、钛、钨、钼、铌和钽等，通过精密的合金化工艺制成。
这些合金元素能够增强基体材料的强度、硬度、抗氧化性、抗热腐蚀性和抗蠕变性能，使得高温合金能够在600℃甚至更高的温度下长期稳定运行。
高温强度：高温合金在极高温度下仍能保持较高的强度，这使得它们成为制造高温部件，如航空发动机燃烧室、涡轮叶片等的理想材料。
良好的抗氧化性和抗热腐蚀性：通过添加特定的合金元素，高温合金能在高温环境下形成一层致密的氧化物保护膜，防止了基体材料的进一步氧化和热腐蚀。
超高温材料
三、超高温材料的应用
超高温材料主要使用在航空航天领域火 箭、各类空间返回舱、卫星调姿发动机 等的超耐热部件和次耐热部件上 ，而且 许多情况下，超高温材料是作为唯一选 择而使用的。如目前火箭燃烧室使用极 限是1450℃，仅为助推剂燃烧温度的 50%左右。所以开发出具有2200— 3000℃使用温度的超高温材料，对于提 高火箭燃烧室的极限使用温度，进而得 到燃烧更为彻底的火箭发动机极其重要。
二、超高温材料的分类
超高温材料 主要包括： 1、难熔金属及其合金 2、金属间化合物 3、碳/碳复合材料 4、陶瓷及其复合材料
1、难熔金属及其合金
在各种材料中，难熔金属是最早进行研 究和得到应用的超高温材料。按照熔点 由高到底，可以达到超高温材料使用温 度的难熔金属主要包括10种，如表1所示。
其中研究和应用最多的主要是W、Re、Nb、Mo等金属， 而Re的熔点很高，为3180℃，具有优异的高温强度、抗 磨性和抗腐蚀性，备受研究者推崇。
(1)金属直接合成法： Zr+B → ZrB2 (2)碳或碳硼还原法： 金属(或金属氢化物、碳化物)与碳化硼反应生成ZrB2: ZrO2+B2O3+C → ZrB2+CO ZrO2+B4C3+C → ZrB2+CO Zr(ZrH4、、ZrC)+B4C(+B2O3) → ZrB2+CO 比较常用的方法是在碳存在的情况下用金属氧化物同碳 化硼作用，制备硼化物。 (3)电解含有金属氧化物和B2O3的熔融盐浴 (4)SHS(自蔓延高温合成法) : SHS方法是前苏联科学家Mezhanov教授于1967年提出来 的一种材料合成新工艺，它巧妙的利用化学反应放出来 的热量来进行材料合成与制备。传统的SHS方法利用以 下反应: ZrO2+B2O3+Al(Mg) → ZrB2+Al(Mg)O， 来获得二硼化锆粉末。
航空叶片材料——高温合金
高温合金高温合金又叫热强合金、超级合金。
按基体组织材料可分为三类：铁基、镍基和铬基。
按生产方式可分为变形高温合金与铸造高温合金。
按强化机理可分为碳化物强化、固溶强化、时效强化和弥散强化。
一般用于航空发动机耐高温材料的制造，特别是喷气发动机最后两级压气机和最初两级涡轮叶片、燃烧室、加力燃烧室、涡轮盘、涡轮叶片及紧固件的制造。
是重要战略物资，各航空大国都在极其保密的条件下研制。
随着科技事业的发展，高温合金逐渐形成六个较为完整的部分。
一、变形高温合金变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工，工作温度范围-253～1320℃，具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标，具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。
按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。
1、固溶强化型合金使用温度范围为900～1300℃，最高抗氧化温度达1320℃。
例如GH128合金，室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa；1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa 应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。
固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。
2、时效强化型合金使用温度为-253～950℃，一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。
制作涡轮盘的合金工作温度为-253～700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。
例如：GH4169合金，在650℃的最高屈服强度达1000MPa；制作叶片的合金温度可达950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸强度为490MPa，940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。
变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。
二、铸造高温合金铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。
其主要特点是：1. 具有更宽的成分范围由于可不必兼顾其变形加工性能，合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。
高性能金属结构材料－高温合金1.pdf
中、高温性能有害 (Nv>2.5,中温长期时效) 4μ-A7B6相 (三角晶系): 高W,Mo合金中出现 4 不常见的相:Laves相,R相,δ相
镍、铁、钴的合金化能力不同，镍具有最好的相稳定 性，铁最差，这是最重要的特性。镍或镍铬基体可以 固溶更多的合金元素而不生成有害的相，而铁或铁镍 基体却只能固溶较少的合金元素，有强烈的析出各种 有害相的倾向。这一特性为改善镍的各种性能提供了 潜在的可能性，而铁、钴则受到了一定的限制。
镍、铁、钴的这种特性与其各自的电子结构有关。
a 常规铸造等轴晶合金 b 定向凝固合金
c 单晶合金
左图为高温 合金的光学 显微镜照 片，通常为 枝晶组织， 枝晶间白色 大块为共晶 γ′相。
左图为高温 合金的扫描 电镜照片， 黑色块状为 γ′相，白色 编篮状为 γ，白色块 状为碳化 物。
形成筏排结构的过程可以分为以下几步:①γ′相的部分 溶解;②溶解的γ′相形成元素扩散;③扩散的元素在γ′颗 粒外延生长。
铸造合金：CC：K （28） DS：DZ（~10） SX：DD
粉末合金：FGH（95，96）
四、高温合金的应用背景与发展历史
¾主要应用领域
航空、航天、核工业、能源动力、交通运 输、石油化工、冶金等
¾航空上的应用
航空发动机（叶片、涡轮盘、燃烧室等） 高温合金用量>50%（高性能发动机上 60%）
航空发动机构造
高温合金的应用背景与发展历史
中国高温合金钢牌号及成分
中国高温合金钢牌号及成分
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，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，又被称为“超合金，”主要应用于航空、航天、能源等领域。
中国高温合金牌号及成分具体如下：
•GH4169是一种镍基高温合金，具有较好的高温蠕变和抗氧化性能，广泛应用于航空、石化等领域。
•GH2132是一种奥氏体不锈钢，具有优异的高温强度和抗氧化性能，适用于高温腐蚀环境。
•GH3030是一种铁基高温合金，具有良好的高温强度和氧化腐蚀性能，广泛用于航空、航天等领域。
这些合金已被应用于许多领域，展现出了其优异性能。
更多关于高温合金的信息，可以咨询专业人士。
高温合金焊接研究现状及发展趋势
高温合金焊接研究现状及发展趋势摘要：硬质合金是一种粉末冶金制造的金属陶瓷材料，金属化合物(WC、TaC、TiC、NbC和其他碳化物)作为基体，过渡金属(Co、Fe和Ni)作为结合相。
由于强度高、硬度高、耐磨性高、热膨胀系数小、Roth硬度好等一系列优良特性，被称为“工业牙齿”。
作为切削刀具、高温高压成形工具、耐磨耐腐蚀零件等材料，广泛应用于航空航天、工程、石油工业、地质勘探等领域。
关键词：硬质合金；钢；焊接方法；发展趋势引言高温合金又称超合金（Superalloy），是一种基于第八组元素的合金材料，能够承受高温高压下的较大载荷，保持较高的表面稳定性。
高温合金一般具有良好的耐高温性、抗氧化性和耐腐蚀性、优良的抗疲劳性和抗蠕变性以及优良的结构稳定性。
是目前飞机发动机和地面燃气轮机热端零件的最佳材料。
1高温合金的概况及分类采用材料改造方法，可将高温合金分为铸造高温合金、锻造高温合金和新型高温合金。
当前，锻造高温合金在生产实践中占据主导地位。
膝关节置换术的最新发展成功研制了我国φ1.2m GH4698合金圆盘和φ0.8m GH4742合金圆盘，成功消除了进口依赖性，满足了我国大型船舶和燃气轮机的迫切发展需要。
铸态高温合金结构较为稳定，甚至其稳定的工作温度也可以提高到1827℃以上。
新型高温合金解决了高温合金的强分离和难形成问题，主要包括普通粉末冶金和氧化分散高温合金。
与前两种方法形成的超合金相比，新型超合金的应用范围更广。
2焊接方法2.1钎焊作为焊接硬质合金到钢的最传统的连接方法，连接性能主要取决于批次的选择。
因此，目前的研究主要集中在选择和研究开发批次，其中最常用的批次是铜批次、镍批次和银钎焊。
Cu基焊料具有良好的塑性和韧性，能很好地保护WC-co-hartll，并且与钢的热膨胀系数很好地匹配。
Cu合金与钢焊接时的残馀应力几乎可以忽略不计，因此引起了科学界和工业界的关注。
与纯Cu相比，含Sn、Mn、Zn、Al等合金元素的Cu基焊料具有较好的基体润湿性，成型Fe-Co基固体溶液提高了落叶松化合物的界面结合强度，从而获得了具有优良力学性能的焊接接头。
高温合金
2.4.3.2 涡轮盘合金成分、组织和性能
• 涡轮盘的性能要求
– 高强度 – 高断裂韧性 – 抗初始裂纹能力 – 低的疲劳裂纹扩展能力。 – 抗蠕变？
Distribution of Contributing Factors to the Strength
Matrix (pure Ni) ~20% Solid solution + Tertiary γ ’ ~30% Secondary γ’ ~35% Grain Boundary + Primary γ’ ~15%
• FGH4095
– 镍基沉淀硬化型粉末高温合金，可在1050°C以下长 期使用
镍基高温合金中 的主要相
Typical nickel-base superalloys are variations of an austenitic nickel-chromiumtungsten (or molybdenum) matrix, further hardened by coherent particles of γ’(Ni3Al,Ti) with optional additions of cobalt, niobium, tantalum, zirconium, boron, hafnium, carbon, and iron. Single-crystal superalloys do not require grain boundary strengthening elements so that boron, carbon, zirconium, and hafnium are eliminated.
高温合金的微观组织
• γ相: 基体相 • γ’ 相: 主要强化相 • 镍基高温合金的典型组织是在基
高温合金的种类
高温合金的种类高温合金是一种能够在高温环境下保持稳定性能的合金材料。
它们通常包含铬、钼、钨、铂、镍等元素，这些元素可以提高材料的耐热性和耐腐蚀性。
高温合金广泛应用于航空航天、石油化工、电力等领域。
一、镍基高温合金镍基高温合金是最常见的一种高温合金，具有优异的耐热性和耐腐蚀性。
它们通常由镍、钼、钨等元素组成，同时加入少量的铬和铁。
其中，Inconel系列是最为知名的镍基高温合金之一，具有优异的耐磨性和抗氧化性能。
二、钴基高温合金钴基高温合金也称为超级合金，以其出色的机械强度和抗氧化性能而闻名。
它们通常由钴、铬、镍等元素组成，并加入少量的铝和钛。
此外，Haynes系列也是一种广泛应用于航空航天领域的钴基高温合金。
三、铁基高温合金铁基高温合金通常由铁、铬、铝等元素组成，具有优异的耐高温和抗氧化性能。
它们通常应用于电力行业，如汽轮机叶片和燃烧器等部件。
其中，Incoloy系列是一种著名的铁基高温合金。
四、钨基高温合金钨基高温合金以其极高的熔点和优异的耐高温性能而闻名。
它们通常由钨、铜等元素组成，并加入少量的镍和铬。
钨基高温合金广泛应用于航空航天领域和核工业领域。
五、其他高温合金此外，还有许多其他类型的高温合金，如钛基高温合金、铂基高温合金等。
这些材料具有不同的特性和应用领域。
结语：总之，各种类型的高温合金都是在特殊环境下发挥作用的材料。
它们具有优异的耐热性、耐腐蚀性和机械强度，在航空航天、石油化工、电力等领域得到了广泛应用。
不同类型的高温合金具有不同的特点和应用领域，选择合适的高温合金材料对于提高产品性能和延长使用寿命具有重要意义。
特种金属材料分类
特种金属材料分类特种金属材料是一类具有特殊性能和特殊用途的金属材料，广泛应用于航空航天、国防军工、能源领域等重要行业。
根据其不同的特性和用途，特种金属材料可以分为以下几类：高温合金、耐腐蚀合金、超导材料、记忆合金和稀有金属材料。
一、高温合金高温合金是一种在高温环境下具有优异性能的特种金属材料。
它具有高温强度、抗氧化、抗蠕变和耐热疲劳等特点。
高温合金广泛应用于航空航天发动机、燃气轮机、核能装置等领域。
其中，镍基高温合金和钴基高温合金是应用最广泛的两类高温合金。
二、耐腐蚀合金耐腐蚀合金是一种能够在恶劣腐蚀环境中保持良好性能的特种金属材料。
它具有优异的耐腐蚀性、耐磨性和耐热性。
耐腐蚀合金主要应用于化工、石油、海洋等领域，用于制造耐酸碱、耐海水腐蚀的设备和管道。
常见的耐腐蚀合金有钛合金、高锰钢、镍钼合金等。
三、超导材料超导材料是一种在低温下电阻为零的特种金属材料。
它具有极低的电阻和极高的电导率，广泛应用于磁共振成像、磁悬浮列车、超导电缆等领域。
超导材料主要分为低温超导材料和高温超导材料两类。
低温超导材料主要是指铜氧化物超导材料，而高温超导材料主要是指铁基超导材料。
四、记忆合金记忆合金是一种能够在一定条件下发生形状记忆效应的特种金属材料。
它具有形状记忆性、超弹性和阻尼等特点。
记忆合金广泛应用于医疗器械、航空航天、汽车等领域。
常见的记忆合金有镍钛合金、铜铝锌合金等。
五、稀有金属材料稀有金属材料是指在地壳中含量较低的金属材料。
它们具有稀缺性、高价值和特殊性能。
稀有金属材料主要包括铱、铑、铪、钌等。
它们广泛应用于航空航天、电子、光学等领域。
铱和铑主要用于制造高温合金和电火花装置，铪主要用于制造航空发动机和核反应堆，钌主要用于制造催化剂和电阻材料。
特种金属材料根据其特性和用途可以分为高温合金、耐腐蚀合金、超导材料、记忆合金和稀有金属材料。
这些材料在各自领域具有重要的应用价值，为现代社会的发展做出了积极贡献。
未来随着科技的不断进步，特种金属材料的研发和应用将会更加广泛和深入。
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展望
虽然拥有丰富的资源，由于我国航空制造业不发 达，民用飞机大量进口。美、俄、西欧等工业大国 主要以航空市场为主，他们掌握着先进的尖端技术， 占据着国际市场。从目前形势看，超高温合金发展 有几个特点值得注意。
超高温合金企业竞争与兼并激烈，日趋国际化 随 着东西方贸易往来增多，东西方市场融合，正在形 成统一的世界市场，从而加剧了企业的竞争。企业 为增强竞争实力，实行强求“强强”联合，出现了 跨国改组与兼并，通过跨国改组与兼并的种种措施 来增强自身的实力。
1400℃。
温合Ti-Nb-Si 基超高金
铌硅化物基及钛硅化物基合金以其高熔点、高强度 以及适中的密度等特性而有望成为应用于高温结构部 件的材料。然而,Nb-Ti-Si 基合金的抗氧性较差,成为 制约其应用的瓶颈。仅通过合金化的方法还不能彻底 解决该类合金的抗氧化性问题,因为多元合金化后的 Nb-Ti-Si 基超高温合金在氧化后大都生成非保护性的 氧化物如TiO2 , TiNb2O7 和Ti2Nb10O29[6]，制备抗氧 化涂层是克服Nb-Ti-Si 基合金抗氧化差的有效办法。 包埋渗法作为一种扩散涂层的制备方法,已被成功应用 于镍基高温合金[7]及钛合金[8]等材料抗氧化涂层的制 备。为Nb-Ti-Si 基合金制备抗氧化涂层还在试验阶段。
由于定向凝固可获得综合性能较好的组织，具 有近终成形及效率高等特点，是制备Nb-Si基合 金材料的首选方法。以前的研究主要是采用水 冷铜坩埚的Czochralski法来实现定向凝固，但 由于温度梯度较低，所制备材料的组织粗大， 定向效果差。近年来本课题组对该材料的无坩 埚电子束区熔定向凝固进行了研究，但由于熔 体的过热度低(据估计不会超过100℃)，定向效 果也不是很好。
众所周知,作为高温下使用的结构材料,除具有 良好的室温和高温力学性能以外,还必须具备良 好的抗氧化性能。然而,Nb-Si系超高温结构材 料氧化过程中生成的氧化膜不致密,存在严重的 内氧化现象,氧化膜易剥落,抗氧化性能差。对于 未来的工程应用,高温抗氧化性能仍然是Nb-Si 系超高温结构材料走向实用化的一大障碍。为 了使其在高温条件下应用， 必须改善其高温抗 氧化性能。到目前为止， 人们研究过的能有效 提高铌硅化物基超高温合金抗氧化性能的 途径有两种：
9 武兴君，郭喜平.Nb基超高温合金制备及 定向凝固用坩埚的选择，材料导论-2006年5期
10 MITRA R. Microst ructure and mechanical behavior of reactionhot-pressed titanium silicide and titanium silicide-based alloys andcomposites [ J ] . Metallurgical and Materials Transactions A ,1998 , 29A(6) : 1629 - 1641.
一种是合金化， 另一种是表面涂层技术。
由于可提高抗氧化性能的合金化元素在其含 量过高后会降低合金的力学性能， 因此合
金化有其局限性。表面涂层技术被认为是兼 顾铌硅化物基超高温合金力学性能和高温抗 氧化性能的切实有效途径， 因而受到越来 越多的关注。
国内外已有的研究表明[5]： 在合金表面制备 含有稀土或其氧化物的涂层， 可以改善涂 层的致密性及其与基体的结合力， 显著降 低合金的氧化速率， 提高氧化膜的抗剥落 能力， 从而改善合金的抗高温氧化性能。 铌基合金高温防护涂层的研究始于2O世纪 5O年代，到目前为止开发出涂层的概率寿 命是：在11OO～1200℃下为几百小时，在 1500～1600V下为几十分钟。
3 郑子樵.新材料概论.2009.5 4 张小明．日本Nb基超合金和复合材料研究新进展.稀有
金属快报-2005 2期 5 齐涛，郭喜平. 铌硅化物基合金Si．Y2o3共渗涂层的组
织形成中国有色金属学报-2009年10期
6 郭金明,郭喜平,宋曙光. Nb-Ti-Si 基多元合金在 1250 ℃下的氧化行为[J ] . 金属学报- 2008 , 44 (5) : 574 - 578. 7 XIANGZD , DATTAPK. Deposition of silicon modified alumin-ide coatings on nickel base superalloys by pack cementationprocess[J ] . Materials Science and Technology , 2003 , 19 (7) : 935- 942.
Nb-Si基超高温合金
日本于1996～2001年进行了高熔点Nb基固溶体合 金和复合材料的研究，旨在研制进气温度达1500℃以 上，无冷却使用的燃气轮机叶片材料，以提高燃气轮 机的热效率。金属中Nb以高熔点、密度小、室温塑性 好被作为新的研究对象。由于难熔金属硅化物，特别 是铌一硅化合物基合金，在航空航天以及核工业等领 域作为耐高温部件的替代材料具有潜在的应用价值， 因此近年来受到广泛的关注[4]。它可作为新一代发动 机叶片的替代材料，使用温度将达到1250 -1400℃， 比目前最先进的第四代镍基单晶高温合金的使用温度 高出200℃左右[2]。
应用与航空发动机核工业燃气轮涡轮叶片、导 向叶片、涡轮盘和机匣、燃烧室、加力燃烧时 及尾喷口等部件[3]。
人们对能源、宇航、钢铁和化工等领域可在 超高温环境下长时间使用的机械部件用结构 材料的开发寄予很大希望。特别从环境保护 和化石能源保护、减少二次CO₂产生和污染 环境物质排放的观点看，追求火电热效率的 提高、进一步提高燃气轮机的工作温度成为 迫切的研究课题。但用于燃气轮机部件的Ni 基超合金的耐热温度已基本达到极限，因此， 研制耐热性和长期可靠性及持久性超过Ni基 超合金的新型耐热材料很有必要。
超高温合金
一、概述 二、研究内容 三、制备方法 四、发展趋势 五、参考文献 六、思考题
概述
超高温合金涵义：
超高温合金一般是指在1000℃以上使用具有 高强度、耐腐蚀、耐冲刷、抗氧化、抗蠕变、和密 度适中等性能的金属材料。
超高温合金发展历程：
20世纪30年代镍基高温合金开始发展起来，从 20世纪50年代，高温合金的发展就侧重于镍基高温 合金，我国从20世纪60 年代开始研制镍基高温合 金，经过四十多年的努力，国内研制成功的镍基高 温合金已有70 多种。但是随着工业建设和科学技术 的飞速发展，对高温合金提出了更高要求：更高的 耐高温性，目前应用的镍基单晶高温合金由于受其 自身熔点(1400℃左右)的限制，连续使用温度上限 仅为1100℃。，迫切需要在1093-1370℃范围内使 用的金属材料[1]。从而近几年来引出了一个新的概 念：超高温材料，其中超高温合金就是主要的研究 方向。
制备方法
Nb-Si基合金的制备主要有非自耗电弧熔 炼、感应电渣熔炼(ISM)、定向凝固(DS)、熔 模铸造及粉末冶金等方法，每一种制备工艺 均产生与其对应的特殊形态的微观组织 和性能。
从商业角度来看，熔模铸造Nb-Si基合金近净 成形部件具有巨大的潜力，因为这接近于目前 的复杂叶片生产实践。然而，用于Nb-Si基合 金叶片的熔模铸造技术还没有得到充分发展。 另外，熔融Nb-Si基合金的活性限制了陶瓷基 模壳系统的应用[9]
图1-1 神舟七号飞船推进器
图1-2 航空发动机
发展趋势
目前我国的超高温合金研究水平与国外接近，但 是与发达国家相比无论在生产规模上，还是在发展 速度上仍存在较大差距。发展趋势：
1.精简超高温合金的牌号，发展骨干超高温合金； 2.合金设计的专家设计系统，指导新合金设计； 3.强化低成本超高温合金及其制备技术； 4.改善工艺，改善性能，扩大超高温合金的应用； 5.开发超高温合金的先进制备技术和新产品[10]
粉末冶金超高温合金，由于采用快速凝固雾 化法先制成高温合金粉末，再制成块体材料 因此可生产高合金化，成分和组织均匀的新 型高温合金。但由于涡轮盘之类的大型部 件，需要大型锻压设备，故多采用铸造超高 温合金，因为铸造超高温合金基本上可不需 要变形加工。
超高温合金特点
（1）有良好的室温和高温力学性能； （2）还有熔点高、密度适中； （3）耐腐蚀、良好的高温强度； （4）有良好的抗疲劳性； （5）但其高温抗氧化能力较差[2]。
8 XIANGZD,ROSESR,BURNELL-GRAYJS， et al . Co-depo-sition of aluminide and silicide coatings onγ-TiAl by pack cementation process[J ] . Journal of Materials Science , 2003 , 38 (1) : 19- 28.
从目前的研究来看，铌基合金高温防护 涂层主要分为以下5个体系：耐热合金涂 层、贵金属涂层、陶瓷涂层、铝化物涂 层及硅化物涂层[1]。
应用
该材料还可用于火箭推进器、大推力发 动机的燃烧室及其防护罩等，在航空航天以 及核工业等领域作为耐高温部件的替代材料 具有潜在的应用价值，它可作为新一代发动 机叶片的替代材料，使用温度将达到1250 –
民航机用量迅速增长，超高温合 金的市场好。 发展竞争力更强的超高温合金 发 展方向是高性能化、多功能化、和低 成本化。 积极培育新的超高温合金市场[10]。
参Байду номын сангаас文献
1 姜传海，周健威，叶长青．铌及铌合金的氧化行为．机 械工程材料，2003，27(12)：1
2 赵陆翔，郭喜平，姜嫄嫄.铌基合金包埋渗法制备抗氧化 硅化物涂层及其组织形成中国有色金属学报-2007年4期
研究内容
超高温合金是合金研究的一个重要方面，一般目 前广泛应用于航空航天以及核工业等领域作为耐高温部 件的一种替代材料，具有潜在的应用价值。铸造超高温 合金可分为镍基、Nb-Si硅化物基超高温合金、Ti-Nb-Si 基超高温合金、钛基超高温合金等等。
Ni基超高温合金