【资料】镍基高温合金汇编
UNS N06686(W.Nr.2.4606)镍基合金 高温合金
上海商虎/张工：158 –0185 -9914对应牌号：UNS NO6686 2.4606INCONEL 686 ( UNS N06686 )牌号：Inconel686化学成分(%)C：0.01Si：0.08Mn：0.75S：0.02P：0.04Cr：19.0~23.0Ni：余量Fe：≤1.0Cu：—V：—Mo：15.0~17.0Ti：0.02~0.25Al：—其他：W;3.0~4.4inconel产品的均匀腐蚀能够发生在酸性或热的碱性溶液。
经过这种机制能够估计的亏本，并在规划答应的。
inconel产品的腐蚀速率非常慢时，该金属是在被动状态，一般的是耐腐蚀性更好地较大的铬含量，但其他的溶质能够是有害的。
inconel钢材产品的晶界附近的化学组合物中，能够改动由precipitationof富含铬的颗粒。
所得的在晶界处的贫铬区，使得4cr13不锈钢管产品容易受到晶间阳极进犯，即使在无应力-条件。
指定inconel钢材产品意味着12%的Cr的含量超越一点。
大部分的不锈钢的Fe-Cr-C 的Fe-Cr-Ni-C系系统的基础上的，但也是很重要的其它合金元素。
inconel钢材产品能够在几个晶体方式，其中最常见的是体心立方（bcc）和面心立方（fcc）的存在。
在纯铁，fcc结构依然存在之间的910和1400℃下，这个时刻距离的下面和上面的体心立方结构（高达1539℃下的熔融温度。
inconel钢材产品的冶金在这个阶段转型的重要性不能被估计过高。
此转换答应宽规模的微观结构，以实现经过操控热处理。
本质上是与微观结构，机械功能，因而，inconel 钢材产品能够得到的一个非常大的规模内的强度，韧性等。
常规生产inconel钢材100兆帕超越1 GPA拥有强壮的竞争实力。
因而，首要重视的是铁的inconel钢材的bcc和fcc结构的相对稳定性知识。
特性：优异的耐腐蚀功能，可作为万能焊缝填充金属。
686合金是为了能够找到一种在许多苛刻的腐蚀性环境中都能表现出出色的腐蚀抗力的合金而特别开发。
GH3039 镍基变形高温合金资料
GH3039 镍基变形高温合金资料中国牌号：GH3039/GH39俄罗斯牌号：ЭИ602/XH75MБГЮ一、GH3039概述GH3039为单相奥氏体型固溶强化合金，在800℃以下具有中等的热强性和良好的热疲劳性能，1000℃以下抗氧化性能良好。
长期使用组织稳定，还具有良好的冷成形性和焊接性能。
适宜于850℃以下长期使用的航空发动机燃烧室和加力燃烧室零部件。
该合金可以生产板材、棒材、丝材、管材和锻件。
1.1 GH3039 材料牌号 GH3039(GH39)1.2 GH3039 相近牌号ЭИ602，ХН75МБГЮ(俄罗斯）1.3 GH3039 材料的技术标准1.4 GH3039 化学成分见表1-1。
表1-1%注：1.合金中允许有Ce存在。
2.合金中ω(Cu)=0.20%。
1.5 GH3039 热处理制度热轧及冷轧板材和带材固溶处理：1050～1090℃，空冷。
棒材及管材固溶处理：1050～1080℃，空冷或水冷。
1.6 GH3039 品种规格和供应状态可以供应各种规格的热轧板、冷轧板、带材、棒材、丝材、管材、和锻件。
板材、带材和管材固溶处理和酸洗后交货。
丝材于冷加工状态或固溶状态供应棒材不热处理交货。
1.7GH3039 熔炼和铸造工艺合金采用电弧炉熔炼、电弧炉或非真空感应炉加电渣重熔或真空电弧重熔以及真空感应炉加电渣或真空电弧重熔工艺。
1.8GH3039 应用概况与特殊要求用该合金材制作的航空发动机燃烧室及加力燃烧室零部件，经过长期的生产和使用考验，使用性能良好。
二、GH3039 物理及化学性能2.1 GH3039 热性能2.1.1 GH3039 热导率见表2-1。
表2-1[1]2.1.2 GH3039 比热容见表2-2。
2.1.3 GH3039 线膨胀系数见表2-3。
表2-2[1]表2-3[1]2.2 GH3039密度ρ=8.3g/cm3。
2.3 GH3039电性能室温电阻率ρ=1.18×10-6Ω·m。
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
Incoloy DS(Alloy DS)镍基合金 高温合金
上海商虎/张工：158 –0185 -9914材料类别：镍铬铌铁高温合金化学成分（分量百分比）C（%）：≤0.10硅（百分比）：1.90~2.60锰（%）：0.80~1.50P（%）≤：0.025S（%）≤：0.015Cr（%）：17.0~19.0镍（%）：34.0~41.0钼（%）：-一氧化碳百分比：-分量百分比：-铝（%）：-铜（%）：≤0.50Ti（%）：≤0.20铁（百分比）：39.5~45.0典型机械性能抗拉强度，σb/≥MPa:550~750屈服强度，σ0.2/MPa:215延伸率δ≥（%）：30.0断面收缩率，Φ≥（%）：-热处理硬度/HBW:223典型使用高温合金广泛使用于航空、舰船、工业等范畴的燃气轮机高温部件，如涡轮叶片、导叶、涡轮盘、高压压气机盘、燃烧室等，也可用于出产航天飞机、火箭发动机、核反应堆等能量转换装置，石油化工设备、煤转化等。
该合金一般采用AOD/VOD/VIM法出产，必要时采用电渣精炼（ESR）/VAR法出产。
钢筋和锻件（如适用）应根据买方的要求进行不同级别的超声波查看。
在固溶退火条件下，棒材一般具有光亮的表面。
最终热处理-固溶+老化或两层老化。
形状和形状圆钢（直径）：5.50~450mm方钢/扁钢：3~350mm盘条（直径）：0.10~16mm冷轧钢带：T0.1-3mm X W5-650mm X L（或卷形）锻件：根据原始设备制造商的不同形状。
可提供其他尺度以满足特定要求。
产品：哈氏合金、高温合金、铜镍合金、英科耐尔、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。
高温合金：GH3030、GH4169、GH3128、GH145、GH3039、GH3044、GH4099、GH605、GH5188等软磁合金：1J06、1J12、1J22、1J27、1J30、1J36、1J50、1J79、1J85等弹性合金：3J01、3J09、3J21、3J35等。
蒙乃尔合金：Monel 400（N04400）、Monel K500（N05500）等膨胀合金：4J28、4J29（与玻璃烧结）、4J32、4J33、4J34、4J36、（与陶瓷烧结）4J38、4J42、4J50等耐蚀合金：Inconel 600、601、617、625、686、690、713C、718、Inconel X-750等因科洛伊合金：Incoloy 20、330、718、800、800H、800HT、825、925、Inconel 926【N08926/1.4529】等哈氏合金：Hastelloy C、C-4、C-22（N06022）、C-276、C-2000、Hastelloy B、B-2、B-3等纯镍 / 钛合金：N4、N5（N02201）N6、N7（N02200）TA1、TA2、TA9、TA10、TC4等沉淀硬化钢/双相不锈钢17-4PH（sus630）、17-7PH（sus631）、15-5PH/ 2205、2507、904L、254SMO、20#（N08020）生产工艺：热轧、锻轧、精扎、机轧、挤压、连铸、冷拔、浇铸、冷拉等供应规格：棒材、板材、管材、带材、毛细管、丝材及块料。
镍基高温合金的简介-改
形成γ 相的元素：Nb，Ta，Ti，Al
强化晶界的元素：C，B，zr
形成碳化物的元素：Cr，
形成稳定氧化膜的元素：MO，W，Nb，Ta， Ti,Cr，Al
二
合金元素的作用
1.镍
镍是基体元素，FCC结构，从室温
到高温没有同素异构转变。 2.钴 钴具有密排六方（HCP）结构，从 室温到高温要发生同素异构转变， 由HCP结构转变γ FCC结构。
（1） γ 基体：通常含有较多数量固溶元素 (CoCrMoW)的连续分布的面心立方结构的 镍基奥氏体相。 （2）γ ’相是一种以Ni3Al为基的金属间化合物 ，与基体一样都是面心立方结构，且两相的 点阵常数相差很小， γ ’相总是在γ基体上 共格析出。 γ ’相是镍基高温合金中最重要 的强化相。 （3）γ／γ’共晶相：对于Al、Ti含量较高的铸造 高温合金，会产生由γ和γ’相共同结晶的情 况，生成共晶。 （4）碳化物相高温合金中可能出现的碳化物类 型有MC、M6C和M23C6。碳化物在镍基高温 合金的强化中起着重大作用。
第二相 强化
(1)弹性应力场作用
(2)位错切割第二相质点 (3)位错绕过第二相质点的Orowan机制
沉淀 硬化
金属在过饱和固溶体中溶质原子 偏聚区和由之脱溶出微粒弥散分 布于基体中而导致硬化。
(4)在高温蠕变条件下，位错可以通过
交滑移或攀移越过第二相。
颜鸣皋，陈学印.镍基高温合金的强化.金属学报（ACTA METALLURGICA SINICA）,1964, 7(3):307-321
第二阶段 , 从 20世纪70 年代中至 90年代中期
我国高温合金的提高阶段 随着试制和生产一些仿欧美型 号的航空发动机 , 引进了一系列欧美体系的合金
镍基高温合金的发展综述
镍基高温合金的发展综述1. 介绍镍基高温合金是一类在高温环境下具有优异性能的关键结构材料。
本文将全面、详细、完整且深入地探讨镍基高温合金的发展历程、特点、应用领域等相关内容。
2. 发展历程2.1 第一代镍基高温合金•由于20世纪40年代至50年代初钴基高温合金的应用限制，镍基高温合金得到迅速发展。
•第一代镍基高温合金主要在航空发动机领域得到应用，如涡轮叶片、燃烧室零部件等。
2.2 第二代镍基高温合金•第二代镍基高温合金在组织结构和配合元素方面进行了改进，提高了合金的性能。
•新的合金设计原则和制备工艺使得合金具有更好的高温强度、耐氧化性和抗蠕变性能。
•第二代镍基高温合金主要应用于航空航天、能源以及化工领域。
2.3 第三代镍基高温合金•第三代镍基高温合金通过引入奇异金属、微合金元素和稀土元素等进行改进，进一步提高合金性能。
•镍基单⽚晶高温合金、镍基镍二基体高温合金等新型合金在高温强度、耐腐蚀性和疲劳寿命等方面取得重要突破。
•第三代镍基高温合金在航空、汽车、石化等行业中得到广泛应用。
3. 特点3.1 高温强度•镍基高温合金具有优异的高温强度，能够在高温下保持较好的力学性能。
•合金中的强化相和固溶体相可以有效提高合金的抗拉强度和屈服强度。
3.2 耐氧化性•镍基高温合金具有出色的耐氧化性能，能够在高温下长时间稳定地抵抗氧化反应。
•氧化层的形成和增长能够减缓合金的氧化速率，提高合金的使用寿命。
3.3 抗蠕变性•镍基高温合金能够在高温下抵抗蠕变现象的发生，保持较好的形变能力和稳定性。
•合金中的蠕变阻滞相能够有效抑制晶间滑移和晶粒边界滑移，提高合金的抗蠕变能力。
3.4 耐腐蚀性•镍基高温合金具有优良的耐腐蚀性能，能够在酸碱等腐蚀介质中长时间稳定地使用。
•合金中的合金化元素和稀土元素能够提高合金的耐腐蚀性，延长合金的使用寿命。
4. 应用领域4.1 航空航天领域•镍基高温合金在航空发动机、航空轴承等关键部位的应用得到广泛推广。
镍基(钴基)高温合金材料一览表
上海研发、生产与销售高温合金、耐蚀合金、精密合金等特殊合金材料的高新技术企业。
累积了丰富的冶炼、轧制、锻造、轧管的经验。
公司近几年来不断开发新产品、探索新技术、新工艺，并与国内多家科研院所合作研发，取得了丰厚的成果。
为多项国家级重点工程提供特种钢材料及配件。
公司从真空熔炼、电渣重熔、锻造加工、热处理到机加工全套生产线。
公司专业生产特殊合金材料，产品广泛应用于石油化工、电站脱硫、航空航天、舰船、机械、通讯电子等，为应用领域的高温、高压、腐蚀、磨损、疲劳、蠕变等使用环境，从材料角度提供科学的解决方案和优良的产品服务。
镍合金、高温合金、哈氏合金材料知识汇编
二、典型哈氏合金化学成分
材料的化学成分
1
Ni Cr
Mo Fe
C
Si Co Mn P
SW V
Cu Nb+Ta
N10665 基 ≤1.0 26.0~30 ≤2.0 ≤0.02 ≤0.10 ≤1.0 ≤1.0 ≤0.04 ≤0.03 (B-2)
N10276
基
15.0~ 14.5~16.5
材料的力学性能
合金牌号
板材标准
厚度(mm) σb(Mpa) σ0.2(Mpa) δ5 (%) 硬度(HRB)
N10665(B-2)
ASTM B333-1998
≤4.76 4.76~63.5
760 760
N10276(C-276) ASTM B575-1999 ≤63.5
690
N06007(G-3) ASTM B582-1997 0.51~63.5
对加热炉的气体环境要求是中性环境或轻还原性环境，并且不可以在氧化性和还 原性之间波动。炉中的火焰不可以直接冲击哈氏 B-2 合金。同时要以最快的加热速度把 材料加热到要求达到的温度，即要求首先要把加热炉的温度上升到要求温度，再把材料
4
放入炉中加热。
2：热加工 哈氏 B-2 合金可以在 900~1160℃范围内进行热加工，加工过后应该以水淬火。为 了确保有最好的耐蚀性能，热加工过后应该退火。 3：冷加工 冷加工的哈氏 B-2 合金必须经过固溶处理，由于其具有比奥氏体不锈钢高得多的 加工硬化率，所以成形设备要细心考虑。如果执行了冷成形工艺，那么有必要进行级间 退火。 冷加工变形量超过 15%时，使用前要固溶处理。 4：热处理 固溶热处理温度要控制在 1060~1080℃之间，之后进行水冷淬火或材料厚度在 1.5mm 以上时可以快速空冷以获得最好的耐蚀性能。在任何加热操作过程中，材料的 表面清洁均要有预先的防范。哈氏合金材料或设备部件在进行热处理时要注意以下一些 问题：为了防止设备部件热处理变形，应采用不锈钢加强环；对装炉温度、加热和冷却 时间应严格控制；装炉前，对热处理件进行预处理，防止产生热裂纹；热处理后，对热 处理件 100%PT；在热处理过程中如产生热裂纹，经过打磨消除后需补焊者，要采用专 门的补焊工艺。 5：除垢 哈氏 B-2 合金表面的氧化物和焊缝附近的污点都要以精细的砂轮等打磨干净。 由于哈氏 B-2 合金对氧化性介质比较敏感，因此酸洗过程中会产生较多的含氮元 素的气体。 6：机加工 哈氏 B-2 合金要以退火状态进行机加工，对它的加工硬化要有清醒的认识，例如： 相对于标准奥氏体不锈钢要采用较慢的表面切削速度，对于表面的硬化层要采用较大的 进刀量，并使刀具处于连续的工作状态。 7：焊接 哈氏 B-2 合金焊缝金属及热影响区由于易析出β相而导致贫 Mo，从而易于产生晶 间腐蚀，因此，哈氏 B-2 合金的焊接工艺应谨慎制定，严格控制。一般焊接工艺如下： 焊材选用 ERNi-Mo7；焊接方法 GTAW；控制层间温度不大于 120℃；焊丝直径φ2.4、 φ3.2；焊接电流 90~150A。同时，施焊前，焊丝、被焊接件坡口及相邻部位应进行去 污脱脂处理。 哈氏 B-2 合金热传导系数比钢小得多，如选用单 V 型坡口，则坡口角度要在 70°
镍基高温合金综述
镍基高温合金综述镍基合金应用领域:航空航天,核工程、能源动力、交通运論、油气开发、石油化工，海洋工程、治金工业、治金行业・航空发动机和工业燃气轮机涡轮叶片等热端部件的主要用材。
目前广应用于涡轮机的热端机部件。
涡轮部分的工作叶片导向热片、涡轮盘、燃烧室等高温部件。
镍基合金性能：高温合金是以铁-镍-钴为基体的一类高温结构材料，可以在600℃以上高温环境服役，并能承受苛刻的机械应力、高温合金具有良好的高温强度、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能、优异的蠕变与疲劳抗力、良好的组织稳定性和使用可靠性。
适合长时间在高温下工作、耐磨蚀。
镍基合金不仅在诸多工业腐蚀环境中具有独特的抗腐蚀甚至抗高温腐使性能,而且具有强度高、塑韧性好,可治炼、铸造、冷热变形、加工成型和悍接等性能。
镍基合金组成成分:镍基高温合金通常含有Cr、Co、W、Mo、Re、Al、Ti、Nb、Ta、Hf、C、B、Zr和Y等十余种合金元素这些元素在合金中起着不同的作用。
高温合金一般是以铁钴或镍形成的面心立方基体为基,可在较高温度下使用的合金。
镍固态具有面心立方结构,无同素异构转变、化学活泼性低，在大气中是抗蚀性最强的金属之一。
镍基合金中镍含量都在30%以上，其中W（Ni+Fe）≥50%的称为铁镍耐蚀合金，W（Ni）≥50%的称为镍基耐蚀合金。
镍具有高的化学稳定性，在500℃以下几乎不氧化，常温下也不受湿气、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。
镍具有很大的合金化能力，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高，但塑性却极好，尤其在低温下塑性变化不大。
镍基合金的分类及应用Ni-Cu系:最早的是SMC生产的Monel400系Ni70Cu30添加S（0.4%）可改善Ni-Mo切削性能乘客Monel R-405、添加适量的Al和Ti就成了沉淀型的Monel K-500.Ni-Cu合金主要用于还原性溶剂,特别是氢氟酸。
镍基高温合金
镍基高温合金(w a s p a l o y 加工工艺)(总8页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March镍基高温合金(如In718、Waspaloy等)具有热稳定性好、高温强度和硬度高、耐腐蚀、抗磨损等特点，是典型的难加工材料，常用于制作涡轮盘等发动机关键部件。
由于涡轮盘是航空发动机的关键部件之一，在应力、温度和恶劣的工作环境条件下容易产生疲劳失效，因此涡轮盘材料及制造技术是研制高性能航空发动机的关键。
由于涡轮盘上的异形孔由若干圆弧和直线组成，形状复杂，加工时要求各组成段位置准确、过渡圆滑而不产生加工转折痕迹，表面粗糙度符合工艺要求，因此该高温合金异形孔的加工是涡轮盘加工的难点。
目前，航空发动机制造商均采用电火花加工方法加工镍铬耐热合金异形孔，但是电火花加工过程中产生的热影响层难以用普通的磨削、研磨方法去除，往往需要用磨料射流等特殊工艺去除该变质层，加工效率低，生产成本高。
因此，对高效低成本的镍基高温合金异形孔加工方法的研究越来越受到人们的高度重视。
本文通过钻削、铣削与磨削工艺的不同组合、选用新型涂层刀具及适当的加工参数加工镍基高温合金异形孔的工艺试验，讨论了用铣削和磨削加工方法代替电火花方法加工镍基高温合金异形孔的可行性。
2 工艺试验与分析1.试验条件切削试验在加工中心上进行，被加工异形孔的形状和尺寸见图1：异形孔的截面由6段圆弧和2段直线组成，孔深10mm。
试验中分别采用以下工艺：①钻削Ø6mm圆孔→铣削异形孔；②钻削Ø6mm圆孔→磨削异形孔；③钻削Ø6mm圆孔→铣削异形孔→磨削异形孔。
三种不同工艺过程的加工条件、工艺参数见表1。
钻削↓磨削磨削188333直径Ø4mm、长6mm的圆柱形氧化铝砂轮(铬刚玉)，等级RA120，柄部直径Ø3mm钻削↓铣削↓磨削钻削Ø6mm硬质合金涂层钻头2258-铣削铣磨孔1Ø4mm多层(TiAlN，TiCN，TiN)PVD涂层球形铣刀，2刃，刃长25mm，铣刀总长100mm，柄部直径Ø6mm，直柄52333铣磨孔2104666磨削直径Ø4mm、长6mm的圆柱形氧化铝砂轮(铬刚玉)，等级RA120，柄部直径Ø3mm188333工件材料：In718镍基高温合金冷却液：浓度为9%的乳化液，压力30Bar图1 异形孔的截面形状与尺寸图2 采用不同工艺获得的异形孔表面粗糙度1.分别采用工具显微镜和图像采集系统测量铣刀和砂轮的磨损，记录磨损形貌。
镍基高温合金Inconel600
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一、高温合金简介---Super Alloy
高温合金应用领域
主要应用于航空发动机、航天器和火箭发动机以及舰艇和 工业燃气轮机的关键热端部件材料（如涡轮叶片、导向器叶片 、涡轮盘、燃烧室和机匣等），也是核反应堆、化工设备、煤 转化技术等方面需要的重要高温结构材料。
二、镍基高温合金概述、分类
二、镍基铸造高温合金
以镍为主要成分的铸造高温合金，以“K”加序号表示， 如K1、K2等。
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二、镍基高温合金概述、分类
镍基铸造高温合金应用：
用于飞机、船舶、工业和车辆用燃气轮机的最关键的高 温部件，如涡轮机叶片、导向叶片和整体涡轮等。
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三、举例Inconel 600 Alloy
含义：
Inconel 600 Alloy是含14-17%Cr的镍基合金，在高温下 具有极佳的耐氧化性，属于高级耐热合金。并且它的耐腐蚀性 也极好，得到广泛应用。
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三、举例Inconel 600 Alloy
耐腐蚀性对比图：
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三、举例Inconel 600 Alloy
沈阳金纳新材料股份有限公司 镍基高温合金
报告人：田京艾 日 期：2014-4
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镍基高温合金
金属材料学
发动机涡轮盘用高温合金
•喷射沉积快速凝固工艺制造的高温合金涡轮盘，与粉末高
温合金相比，工序简单，成本降低，具有良好的锻造加工 性能。 •快凝组织特性又奠定了其性能优势，包括远优于铸锻工艺、 相当或高Ｆ粉末冶金工艺的强度与持久寿命，优于粉末冶 金工艺的塑性、韧性及低周疲劳寿命，因晶粒细化而改善 的热加工性能等。
西北工业大学 材料学院 陈铮 本科生学位课 金属材料学
11
发动机涡轮盘用高温合金
•就涡轮盘材料而论，除广泛使用的粉末盘 及其发展型的双性能粉末盘、三性指粉末盘 外，细晶变形盘由于成本低也被看好。 •俄罗斯就坚恃认为采用传统熔铸变形盘，
完全可满足第四、五代发动机的需要。
12
西北工业大学
材料学院
陈铮
本科生学位课
西北工业大学 材料学院 陈铮 本科生学位课 金属材料学
13
发动机涡轮盘用高温合金
•由于传统变形盘的工艺设备均能使蔼用， 且材料利用率高，成本明显低于粉末盘， •因此，喷射盘有可能成为粉末盘的强劲对 手，是一种有极大发展潜力的制备技术。
西北工业大学
材料学院
陈铮
本科生学位课
金属材料学
14
航空发动机叶片材料
晶。
•发展的趋势是将结构一材料－工艺统一考虑，即
开发lamiloy技术，采用铸造及激光打孔工艺直按
制造发散冷却孔道。
西北工业大学 材料学院 陈铮 本科生学位课 金属材料学
16
航空发动机叶片材料
•金属间化合物与韧性金属组成的微叠层复合材料 作为叶片的“热障涂层”受到重视。
•该技术依靠耐高温金属间化合物提供高温强度和
轮温度和转速提高；
西北工业大学
镍基高温合金镍合金
摘要：镍基高温合金作为一种重要的金属材料，广泛应用于航空航天、能源、化工等领域。
本文从镍基高温合金的定义、分类、性能特点、制备工艺、应用领域等方面进行详细介绍，旨在为相关领域的研究者和工程师提供参考。
一、引言镍基高温合金是一种以镍为基体，加入铬、钼、钨、钛等合金元素，具有优异的高温性能、抗氧化性能、耐腐蚀性能和机械性能的合金材料。
自20世纪初被发现以来，镍基高温合金在航空航天、能源、化工等领域得到了广泛应用，被誉为“金属中的宝石”。
二、镍基高温合金的定义与分类1. 定义镍基高温合金是指在高温下具有良好抗氧化、耐腐蚀、耐磨损等性能的镍基合金。
2. 分类根据合金成分和性能特点，镍基高温合金可分为以下几类：（1）镍基固溶强化型高温合金：这类合金以镍为基体，加入铬、钼、钨等元素，通过固溶强化提高合金的高温性能。
（2）镍基时效强化型高温合金：这类合金在高温下具有较好的抗蠕变性能，通过时效处理提高合金的高温性能。
（3）镍基弥散强化型高温合金：这类合金在高温下具有良好的抗蠕变性能和抗氧化性能，通过添加弥散相提高合金的高温性能。
三、镍基高温合金的性能特点1. 高温性能镍基高温合金在高温下具有良好的抗氧化、耐腐蚀、耐磨损等性能，适用于高温、高压、强腐蚀等恶劣环境。
2. 机械性能镍基高温合金具有较高的强度、硬度、韧性等机械性能，适用于承受较大载荷的结构件。
3. 抗氧化性能镍基高温合金在高温下具有良好的抗氧化性能，适用于长期暴露于高温氧化环境的设备。
4. 耐腐蚀性能镍基高温合金在多种腐蚀介质中具有良好的耐腐蚀性能，适用于腐蚀性较强的环境。
四、镍基高温合金的制备工艺1. 冶炼镍基高温合金的冶炼方法主要有电弧炉、真空感应炉、电渣重熔等。
2. 成形镍基高温合金的成形方法主要有锻造、轧制、挤压、拉拔等。
3. 热处理镍基高温合金的热处理工艺主要包括固溶处理、时效处理、退火等。
五、镍基高温合金的应用领域1. 航空航天领域镍基高温合金在航空航天领域应用广泛，如航空发动机、燃气轮机、火箭发动机等。
镍基高温合金的简介-改共27页
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
高温合金之镍基合金
高温合金之镍基合金镍基合金高温合金是指以铁、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、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能、良好的疲劳性能和断裂韧性等综合性能，欧美称之为超合金(Superalloy)。
通常用于在高温（600～1200℃）和复杂应力条件长期工作的部件。
镍基合金是目前应用最为广泛的一种高温合金，主要应用于高温、强酸或强碱、强氧化等工作环境。
它的开发和使用始于20世纪30年代末期，是在喷气式飞机的出现对高温合金的性能提出更高要求的背景下发展起来的。
本文将从以下几个方面对镍基合金进行介绍。
一、种类按性能分为：镍基耐蚀合金：主要合金元素是铜、铬、钼。
具有良好的综合性能，可耐各种酸腐蚀和应力腐蚀。
主要有镍铜（Ni-Cu）合金（蒙乃尔合金)、镍铬（Ni-Cr）合金（镍基耐热合金，Incoloy、Inconel系列）、镍钼（Ni-Mo）合金（哈氏合金B系列）、镍铬钼（Ni-Cr-Mo）合金（主要是指哈氏合金C系列）等。
与此同时，纯镍也是镍基耐蚀合金中的典型代表。
镍基耐磨合金：主要合金元素是铬、钼、钨，还含有少量的铌、钽和铟。
除具有耐磨性能外，还具有很好的抗氧化、耐腐蚀、焊接性能。
镍基精密合金：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。
镍基记忆合金：含钛50（at)%的镍合金，其回复温度是70℃，形状记忆效果好。
少量改变镍钛成分比例，可使回复温度在30～100℃范围内变化。
二、国内外牌号对照表三、物理性能四、常用镍基合金特性Inconel 600：具有良好的耐高温腐蚀和抗氧化性能、优良的冷热加工和焊接性能，在700℃以下具有满意的热强性和高的塑性；Inconel 625：在氯化物介质中具有出色的抗点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和侵蚀的性能；耐酸且焊接性能良好；低周期疲劳（英语：Low-cycle fatigue）版本的Inconel 625通常用于波纹管。
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• 应用 镍基铸造高温合金用于飞机、船舶、工业和车 辆用燃气轮机的最关键的高温部件，如涡轮机叶片、 导向叶片和整体涡轮等。
四、生产工艺
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冶炼方面：为了获得更纯净化的钢水，减
低气体含量与有害元素含量；同时由于部分合
金中有易氧化元素如Al，Ti等存在，非真空方
式冶炼难以控制；更是为了获得更好的热塑性
，镍基耐热合金，通常采用真空感应炉熔炼，
甚至用真空感应冶炼加真空自耗炉或电渣炉重
熔方式进行生产。
变形方面
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采用锻造、轧制工艺，对于热塑性
差的合金甚至采用挤压开坯后轧制或用
高温合金 汽车增压器喷嘴环叶片
燃气轮机涡轮零件
一、发展过程
• 镍基高温合金是30年代后期开始研制的 • 1941：英国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)。 • 40年代中期 ：美国 • 40年代后期 ：苏联 • 50年代中期 ：中国
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。
二、分类
• 高温合金材料按制造工艺，可分为变形高温合金、铸 造高温合金、粉末冶金高温合金和发散冷却高温合金。
镍基合金发展的两个方面
包括：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：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。
铪：改善合金中温塑性和强度；
为了强化晶界，添加适量硼、锆等元素。
• 缺点及克服方法 （1）疲劳性能稍差、塑性较低、使用中组织稳定性有 所下降； （2）存在疏松，性能波动较大。 • 为了减轻这些缺点，1968年在美国首先研制了高硼 低碳镍基铸造高温合金。在镍基铸造高温合金其他元素 不变的情况下，将硼含量提高10～20倍，碳含量下降到 0.01%～0.03%，而使合金的强度和塑性提高、疏松减 少，提高了组织长期稳定性等。这类合金已在美国获得 实际应用。
镍基铸造高温合金 （cast nickel - base superalloy ）
• 以镍为主要成分的铸造高温合金，以“K”加序号表 示，如K1、K2等。
• 随着使用温度和强度的提高，高温合金的合金化程度 越来越高，热加工成形越来越困难，必须采用铸造工 艺进行生产。另外，采用冷却技术的空心叶片的内部 复杂型腔，只能采用精密铸造工艺才能生产。这样， 镍基变形高温合金就转化为镍基铸造高温合金。
添加元素及作用 ：
镍基铸造高温合金以γ相为基体， 添加铝、钛、铌、钽等形成γ´相进行强化，γ´相数量较多， 有的合金高达60%；
加入钴能提高γ´相的溶解温度，提高合金的使用温度；
钼、钨、铬具有强化固溶体的作用，铬、钼、钽还能形成一 系列对晶界产生强化作用的碳化物；
铝和铬有助于抗氧化能力，但铬降低γ´相的溶解度和高温强 度，因此铬含量应低些；
• 按合金基体元素，可分为铁基、镍基和钴基高温合金， 使用最广的是镍基高温合金，其高温持久强度最高， 钴基高温合金次之，铁基高温合金最低。
• 按强化方式，可分为固溶强化高温合金、时效强化高 温合金和氧化物弥散强化高温合金。
• 按主要用途又可分为板材合金、棒材合金和盘材合金。
镍基变形高温合金 (wrought nickel - base superalloy )
镍基高温合金
高温合金材料 (superalloy material)
• 一般指在600℃以上承受一定应力条件下工作的合金材料。 它不但有良好的高温抗氧化和抗腐蚀能力，而且有较高的 高温强度、蠕变强度和持久性能以及良好的抗疲劳性能。 它是现代航空发动机、航天器和火箭发动机以及舰艇和工 业燃气轮机的关键热端部件材料（如涡轮叶片、导向器叶 片、涡轮盘、燃烧室和机匣等），也是核反应堆、化工设 备、煤转化技术等方面需要的重要高温结构材料。
高温合金（GH132、 GH145、GH169）
GH3039等高温合金系列
三、成分和性能
• 合金元素的作用：
• 铬在镍基变形高温合金中的主要作用：增加抗氧化及 耐蚀能力。
• 20世纪40～50年代发展的镍基变形高温合金中铬含量 高达18%～20%，在60年代，为了提高高温强度，将 铬含量降低到8%～12%。过度降铬有损抗氧化、耐蚀 能力。
• 固溶强化镍基变形高温合金中加入较多的钨、钼钴等元 素。
• 弱时效强化镍基变形高温合金可添加一定量的铝、钛、铌 等时效强化元素。
• 强时效强化镍基变形高温合金中则可以加入多量的铝、钛、 铌元素，但其总量不能超过7.5%。也加入硼、铈、镁等 晶界强化元素。
组织特点 ： 主要的强化相是γ´(Ni3Al)相，含量达20%～55%左右。 另一类强化相是γ″(Ni3Nb)相，在700℃以下对强度的贡献 远大于γ´相，特别显著地提高屈服强度，是涡轮盘材料中 有名的强化相。 加工方法： 变形高温合金塑性较低，变形抗力大，特别是 含γ´相很高的强时效强化镍基变形高温合金，使用普通的 热加工手段变形有一定困难，往往需采取一些特殊的加工 工艺，如钢锭直接轧制、钢锭包套直接轧制和包套镦饼等 新工艺。也采用加镁微合金化和弯曲晶界热处理工艺来提 高塑性。
• 以镍为主要基体成分的变形高温合金。镍基变形高温 合金以汉语拼音字母“GH” 加序号表示，如GH36、 GH49、GH141等。它可采用常规的锻、轧和挤压等 冷、热变形手段加工成材。
• 按强化方式可分为固溶强化镍基变形高温合金，弱时 效强化镍基变形高温合金和强时效强化镍基变形高温 合金3类。
• 用途：镍基变形高温合金广泛地用来制造航空喷气发 动机、各种工业燃气轮机的热端部件，如工作叶片， 导向叶片、涡轮盘和燃烧室等。