镍基高温合金ppt课件
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镍及镍基合金焊接课件
力学性能测试
对焊接接头进行拉伸、弯曲、冲击等力学性能测试，确保满足设计 要求。
07
CATALOGUE
案例分析
航空航天领域的应用案例
总结词
航空航天领域对材料性能要求极高，镍及镍基合金因其优异 的高温性能和耐腐蚀性而被广泛应用。
详细描述
镍基合金焊接在航空发动机制造中具有重要应用，如涡轮叶 片、燃烧室等关键部件的制造。通过先进的焊接工艺，确保 了发动机的性能和安全性。
镍及镍基合金焊接课件
CATALOGUE
目 录
• 镍及镍基合金概述 • 焊接基础 • 镍及镍基合金焊接特性 • 焊接方法与工艺 • 焊接材料选择 • 焊接质量控制与检验 • 案例分析
01
CATALOGUE
镍及镍基合金概述
镍及镍基合金的定义
镍及镍基合金
镍及镍基合金是一种以镍为主要成分 的合金，通常含有铁、铬、钴等元素 ，具有优良的耐腐蚀性、高温强度和 良好的加工性能。
镍基合金
镍基合金是以镍为主要成分，加入其他元素组成的合金，具有良好的高温强度、 耐腐蚀性和抗氧化性，广泛应用于航空、航天、石油化工等领域。
焊接材料的选择
镍及镍基合金的焊接材料主要包括焊 条、焊丝和焊剂等。选择焊接材料时 ，应考虑母材的化学成分、力学性能 和焊接工艺要求等因素。
对于纯镍和镍基合金的焊接，应选择 与母材成分相近的焊接材料，以保证 焊接质量。
由于镍基合金对酸、碱、盐等腐蚀介 质具有较好的耐受能力，被广泛应用 于制造石油化工设备、管道等。
02
CATALOGUE
焊接基础
焊接的定义与分类
焊接定义
焊接是通过加热或加压，或两者 并用，使两个分离的物体产生原 子间相互扩散和联结，形成一个 整体的工艺过程。
对焊接接头进行拉伸、弯曲、冲击等力学性能测试，确保满足设计 要求。
07
CATALOGUE
案例分析
航空航天领域的应用案例
总结词
航空航天领域对材料性能要求极高，镍及镍基合金因其优异 的高温性能和耐腐蚀性而被广泛应用。
详细描述
镍基合金焊接在航空发动机制造中具有重要应用，如涡轮叶 片、燃烧室等关键部件的制造。通过先进的焊接工艺，确保 了发动机的性能和安全性。
镍及镍基合金焊接课件
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目 录
• 镍及镍基合金概述 • 焊接基础 • 镍及镍基合金焊接特性 • 焊接方法与工艺 • 焊接材料选择 • 焊接质量控制与检验 • 案例分析
01
CATALOGUE
镍及镍基合金概述
镍及镍基合金的定义
镍及镍基合金
镍及镍基合金是一种以镍为主要成分 的合金，通常含有铁、铬、钴等元素 ，具有优良的耐腐蚀性、高温强度和 良好的加工性能。
镍基合金
镍基合金是以镍为主要成分，加入其他元素组成的合金，具有良好的高温强度、 耐腐蚀性和抗氧化性，广泛应用于航空、航天、石油化工等领域。
焊接材料的选择
镍及镍基合金的焊接材料主要包括焊 条、焊丝和焊剂等。选择焊接材料时 ，应考虑母材的化学成分、力学性能 和焊接工艺要求等因素。
对于纯镍和镍基合金的焊接，应选择 与母材成分相近的焊接材料，以保证 焊接质量。
由于镍基合金对酸、碱、盐等腐蚀介 质具有较好的耐受能力，被广泛应用 于制造石油化工设备、管道等。
02
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焊接基础
焊接的定义与分类
焊接定义
焊接是通过加热或加压，或两者 并用，使两个分离的物体产生原 子间相互扩散和联结，形成一个 整体的工艺过程。
镍基和铁镍耐蚀合金综述课件
1 .焊缝清理 (1)焊缝清理坡口、钝边及焊道两侧30mm 范围。 (2)焊缝处氧化膜用锉刀、砂轮清理。 (3)焊缝处污物、油脂、漆应用丙酮、碱液 或专用合成剂清理。
镍基高温合金的热处理
一般来说分两种
一种是加工过程中为软化合金而进行的 退火处理
另一种是为获得一定性能而进行的固溶、 时效处理。
焊接注意事项
目 录
• • • • • • • 概念 发展 特性 典型镍基和耐蚀合金 焊接特性及热处理特性 焊接时候易出现的问题及对策 参考文献
镍基和铁镍耐蚀合金定义
镍基合金包括耐蚀合金和高温合金， 一种是在一般常温腐蚀介质工作，称为耐 蚀合金。而另一种是在高温600℃以上工作， 抵御高温氧化腐蚀等，成为高温合金；以 镍为基体,含镍大于50％，具有一定的高温 强度等综合性能并且能够耐氧化或水容易 介质腐蚀的合金,称为镍基耐蚀合金。与之 对应的,将含镍大于30％,且含镍加铁大于50 ％的耐蚀合金,习惯上称为铁－镍基耐蚀合 金。
• 焊接时在保证焊透和熔合良好的前提下， 在工艺参数范围内尽量采用小的焊接线能 量、短电弧、不摆动或小摆动的操作方法。 • 焊件表面严禁电弧擦伤，并严禁在焊件表 面引弧、收弧。 • 各层各道的焊接接头要错开。 • 焊接完毕必须及时将焊缝表面的熔渣及周 围的飞溅物，防飞溅材料清理干净。
焊接工艺及控制要点
致谢
本论文在编写过程中，参考了各类文献 和网络资源，同时还有各位老师和同学的 帮助，在此表示深深的谢意。 由于作者水平有限，论文中的疏漏及错 误之处在所难免，希望老师在审阅时，发 现了能批评指正。
谢谢观赏
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Make Presentation much more fun
@WPS官方微博 @kingsoftwps
镍基高温合金的热处理
一般来说分两种
一种是加工过程中为软化合金而进行的 退火处理
另一种是为获得一定性能而进行的固溶、 时效处理。
焊接注意事项
目 录
• • • • • • • 概念 发展 特性 典型镍基和耐蚀合金 焊接特性及热处理特性 焊接时候易出现的问题及对策 参考文献
镍基和铁镍耐蚀合金定义
镍基合金包括耐蚀合金和高温合金， 一种是在一般常温腐蚀介质工作，称为耐 蚀合金。而另一种是在高温600℃以上工作， 抵御高温氧化腐蚀等，成为高温合金；以 镍为基体,含镍大于50％，具有一定的高温 强度等综合性能并且能够耐氧化或水容易 介质腐蚀的合金,称为镍基耐蚀合金。与之 对应的,将含镍大于30％,且含镍加铁大于50 ％的耐蚀合金,习惯上称为铁－镍基耐蚀合 金。
• 焊接时在保证焊透和熔合良好的前提下， 在工艺参数范围内尽量采用小的焊接线能 量、短电弧、不摆动或小摆动的操作方法。 • 焊件表面严禁电弧擦伤，并严禁在焊件表 面引弧、收弧。 • 各层各道的焊接接头要错开。 • 焊接完毕必须及时将焊缝表面的熔渣及周 围的飞溅物，防飞溅材料清理干净。
焊接工艺及控制要点
致谢
本论文在编写过程中，参考了各类文献 和网络资源，同时还有各位老师和同学的 帮助，在此表示深深的谢意。 由于作者水平有限，论文中的疏漏及错 误之处在所难免，希望老师在审阅时，发 现了能批评指正。
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镍基合金 PPT课件
镍的一个重要特性是耐碱腐蚀,镍耐碱脆破裂的性能较好
镍耐磷酸腐蚀性能较好.在室温的一切浓度磷酸中，镍 都是耐蚀的 镍耐脱气的稀盐酸腐蚀
11
第五章：镍基合金 5.1 概述
二、纯镍的耐蚀性及合金元素的作用
2、合金元素在镍基耐蚀合金中的作用 镍基耐蚀合金中主要添加的元素是：Cr、Cu、Mo
(1)、Cr的作用 铬在镍基合金中最主要的作用是增加抗氧化性介质耐蚀能 力。当铬量达到一定的临界值后，会在表面上生成一层连 续、致密、附着性良好的Cr2O3膜，对合金抗氧化性介质 腐蚀起保护作用。 Cr在镍基合金中主要以固溶态存在于基体中，少量生成碳 化物
7
第五章：镍基合金 5.1 概述 2、镍基耐蚀合金
主要有以下五个系列
一、高镍耐蚀合金分类
(1) Ni-Cu 型耐蚀合金-蒙乃尔合金 如Ni66Cu32 (Monel 400)、 Ni 65-Cu30 (Monel k-500) 等 (2) Ni-Cr 型耐蚀合金-Inconel合金
如0Cr15Ni75Fe ( Inconel 600) 、0Cr30Ni60Fe10 ( Inconel 690) 、
第五章：镍基合金
第五章：镍基合金
1
第五章：镍基合金 5.1 概述 5.2 各种镍基耐蚀合金介绍 5.3 镍基合金耐H2S/CO2腐蚀研究
2
第五章：镍基合金 5.1 概述 镍在许多腐蚀性苛刻的介质中,都具有很高的耐蚀性能。 镍对铜、铬、铁等金属元素有较高的固溶度,因而能组 成成分范围广泛的镍合金。
镍合金与不锈钢中镍含量的区别是:
一般不锈钢镍含量在20 %以下; 若镍含量在20 %～30 %之 间,则称高镍不锈钢; 镍合金中的镍含量在30 %以上, 称为高镍耐蚀合金; 凡镍含量不小于30 % ,Ni + Fe ≥50 %的称为铁镍基耐蚀合金; 凡镍含量不小于50 %者,称为镍基耐蚀合金
《镍基高温合金》课件
3 镍基高温合金在未来的发展和应用前景
镍基高温合金在未来将不断发展和应用于新领域，为科技进步做出金具有良好的摩擦和磨损性能，适 用于高摩擦和高磨损的应用。
热和热膨胀性质
镍基高温合金具有良好的热导性和热膨胀性， 适用于高温条件下的应力管理。
其他特点
镍基高温合金还具备其他特点，如良好的耐热 性和机械性能。
镍基高温合金的应用
航空航天工业
镍基高温合金在航空发动机、涡轮叶片等领域有重 要应用。
能源和石油化工
镍基高温合金用于锅炉、炼油装置等能源和石油化 工设备中。
机械和汽车工业
镍基高温合金在汽车零部件和工程机械等领域发挥 重要作用。
其他领域
镍基高温合金还应用于电力、船舶等领域，具备广 阔的市场前景。
镍基高温合金的制备和未来发展
1
制备技术的改进
不断改进制备技术，提高镍基高温合金的性能和质量。
《镍基高温合金》PPT课 件
镍基高温合金是一种具有出色性能和广泛应用的材料。本课件将介绍镍基高 温合金的定义、分类、制备、特点、应用以及未来发展。
什么是镍基高温合金？
定义
镍基高温合金是一种在高温条件下具有优异性能的合金材料。
组成和性质
镍基高温合金由镍元素和其他合金元素组成，具有高强度、耐腐蚀等特点。
2
镍基高温合金的开发和应用
积极开展新型镍基高温合金的研发和应用，满足新领域的需求。
3
行业发展趋势和前景
镍基高温合金行业发展前景广阔，具备巨大的市场潜力。
结论
1 镍基高温合金的重要性和应用前景
镍基高温合金在各个领域具有重要应用，具备广阔的市场前景。
2 制备技术和发展趋势的研究必要性
持续研究制备技术和发展趋势，不断提升镍基高温合金的性能和质量。
镍基高温合金在未来将不断发展和应用于新领域，为科技进步做出金具有良好的摩擦和磨损性能，适 用于高摩擦和高磨损的应用。
热和热膨胀性质
镍基高温合金具有良好的热导性和热膨胀性， 适用于高温条件下的应力管理。
其他特点
镍基高温合金还具备其他特点，如良好的耐热 性和机械性能。
镍基高温合金的应用
航空航天工业
镍基高温合金在航空发动机、涡轮叶片等领域有重 要应用。
能源和石油化工
镍基高温合金用于锅炉、炼油装置等能源和石油化 工设备中。
机械和汽车工业
镍基高温合金在汽车零部件和工程机械等领域发挥 重要作用。
其他领域
镍基高温合金还应用于电力、船舶等领域，具备广 阔的市场前景。
镍基高温合金的制备和未来发展
1
制备技术的改进
不断改进制备技术，提高镍基高温合金的性能和质量。
《镍基高温合金》PPT课 件
镍基高温合金是一种具有出色性能和广泛应用的材料。本课件将介绍镍基高 温合金的定义、分类、制备、特点、应用以及未来发展。
什么是镍基高温合金？
定义
镍基高温合金是一种在高温条件下具有优异性能的合金材料。
组成和性质
镍基高温合金由镍元素和其他合金元素组成，具有高强度、耐腐蚀等特点。
2
镍基高温合金的开发和应用
积极开展新型镍基高温合金的研发和应用，满足新领域的需求。
3
行业发展趋势和前景
镍基高温合金行业发展前景广阔，具备巨大的市场潜力。
结论
1 镍基高温合金的重要性和应用前景
镍基高温合金在各个领域具有重要应用，具备广阔的市场前景。
2 制备技术和发展趋势的研究必要性
持续研究制备技术和发展趋势，不断提升镍基高温合金的性能和质量。
镍基高温合金-PPT课件
燃气轮机涡轮零件
西北工业大学
材料学院
陈铮
本科生学位课
金属材料学
6
高温合金的分类
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。
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。
1000
1100
1200
1300
计算结果：界面结构与结构稳定性
(200)L (a)
(100)D (b)
r = ½ [100] (c) ]
(00 2)L
(00 2)D
r = ½ [001] ]
西北工业大学
材料学院
陈铮
本科生学位课
金属材料学
计算结果：包含了相取向、相形貌的组织结构及其稳定性
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 50
22
高温合金的未来
金属间化合物的脆性：是影响其应用的最大问题。脆性与 有序化排列及复杂的晶体结构有关。某些材料单晶塑性好，
但多晶很脆。
（1）加入置换元素，改变原子间键合状态和电荷分布。 （2）通过合金化改变有序结构的类型。 （3）微合金强化晶界。如，添加B消除晶界脆性。 （4）材料的纯化。使用高纯原材料。 （5）细化晶粒。细化第二相组织及加入弥散第二相质点。
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。
7
西北工业大学
材料学院
陈铮
本科生学位课
镍基高温合金-PPT课件
•第二次世界大战期间，为了满足新型航空 发动机的需要，高温合金的研究和使用进入 了蓬勃发展时期。
9
西北工业大学
材料学院
陈铮
本科生学位课
金属材料学
高温合金的发展史
•１９４０年，高温合金涡轮叶片的第一批喷气发动机取代 了活塞式发动机。燃气涡轮旋转叶片流入的气体温度愈高， 发动机的推力也就愈大。 •４０年代初，英国在８０Ｎｉ－２０Ｃｒ合金中加入少量 铝和钛，研制成第一种较高的高温强度的镍基合金。
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。
西北工业大学 材料学院 陈铮 本科生学位课 金属材料学
5
高温合金的应用领域
高温合金
汽车增压器喷嘴环叶片
第十章 镍基合金
材料学院
陈铮
本科生学位课
金属材料学
1
第一节 高温合金概述
材料学院
陈铮
本科生学位课
金属材料学
2
高温合金
•高温合金指６００℃～１ ２００℃能承受一定
应力并具有抗氧化或抗腐蚀能力的合金。
• 以高熔点金属Ni（1450℃）、Co（ 1480℃）、 Mo（2620℃）等为基体，加入其他元素构成的 在高温下使用的金属材料。
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。
7
西北工业大学
材料学院
陈铮
本科生学位课
金属材料学
高温合金的分类
西北工业大学
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本科生学位课
金属材料学
高温合金的发展史
•１９４０年，高温合金涡轮叶片的第一批喷气发动机取代 了活塞式发动机。燃气涡轮旋转叶片流入的气体温度愈高， 发动机的推力也就愈大。 •４０年代初，英国在８０Ｎｉ－２０Ｃｒ合金中加入少量 铝和钛，研制成第一种较高的高温强度的镍基合金。
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。
西北工业大学 材料学院 陈铮 本科生学位课 金属材料学
5
高温合金的应用领域
高温合金
汽车增压器喷嘴环叶片
第十章 镍基合金
材料学院
陈铮
本科生学位课
金属材料学
1
第一节 高温合金概述
材料学院
陈铮
本科生学位课
金属材料学
2
高温合金
•高温合金指６００℃～１ ２００℃能承受一定
应力并具有抗氧化或抗腐蚀能力的合金。
• 以高熔点金属Ni（1450℃）、Co（ 1480℃）、 Mo（2620℃）等为基体，加入其他元素构成的 在高温下使用的金属材料。
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。
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高温合金的分类
西北工业大学
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
Rene系列
Nimonic90/100…
General Electric Compony（通用电气公司）
Rene88/95…
Hastelloy系列 Cabot Corporation（哈氏合金国际公司）
(Hastelloy)B-2 (Hastelloy)C-4…
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Nickel
[3] 镍基高温合金
Nickel
及其特性
Nickel
Ni基高温合金发展简史
Ni base superalloys
镍为基体(含量一般大于50%) 在650～1000℃范围内具有 较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。
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。
镍基高温合金
一种复杂的合金, 广泛地用于制造各种高温部件
主讲人：赵宇凡
OUR TEAM：赵宇凡 张纯智 刘智勇 石祥虎 钱远宏 张昊 杨杰穷 李远兵
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目录
CONTENTS
A. 镍基合金发展与特性 B. 镍基合金分类 C. 常用热处理 D. 应用领域
Nickel
[1] 发展简史
Nickel
热处理
Nickel
Ni基高温合金热处理
高温合金性能 取决于
化学组成
组织结构
当合金成分一定时，热处理工艺对合金组织影响更为敏感。
• 不同的热处理即不同加热温度、保温时间和冷却速度以及各种特
殊热处理，可使合金的晶粒度、强化相的沉淀或溶解、析出相的数 量和颗粒尺寸，甚至晶粒状态等不同
Heat
合金蠕变强度及承温能力逐步提高——这就是Nimonic系列形合金。
镍基高温合金
镍基高温合金newmaker镍基高温合金是以镍为基体(含量一般大于50%) 在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。
发展过程镍基高温合金(以下简称镍基合金)是30年代后期开始研制的。
英国于1941年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Nimonic80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。
美国于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。
镍基合金的发展包括两个方面：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，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是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。
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。
镍基高温合金的发展趋势见图1。
镍基高温合金的发展趋势成分和性能镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。
其主要原因，一是镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性；二是可以形成共格有序的A3B型金属间化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。
镍基合金含有十多种元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元素主要起强化作用。
根据它们的强化作用方式可分为：固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬和钒等；沉淀强化元素，如铝、钛、铌和钽；晶界强化元素，如硼、锆、镁和稀土元素等。
高温合金材料的应用 ppt课件
课件
高温合金材料的简介
1. 高温合金概述 2. 高温合金的切削加工性
课件
1. 高温合金概述
高温合金的定义： 高温合金是指以铁、镍、钴为基体，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。
性能特点：
⑴高温合金具有较高的高温强度； ⑵良好的抗氧化和抗热腐蚀性能； ⑶良好的疲劳性能、断裂韧性、塑性。
课件
课件
变形高温合金：涡轮/高压压气机盘、鼓、轴、环 类零部件广泛采用的GH169合金和封严环形用的 GH90X系列低膨胀高温合金
高温合金涡轮外 环
发动机异型环
发动机涡轮外环
课件
2. 高温合金的切削加工性
高温合金的切削加工特点： 1.切削加工性差 2.切削变形大 3.加工硬化倾向大 4.切削力大且波动大 5.切削温度高 6.刀具易磨损 7.表面质量和精度不易保证
FWP14
FWP14
FWS10
WP7系列、WP13系列 WZ9、WJ9、WS11、WZ6、WP8 WP7系列、WP13系列
WP7、WP13系列、WZ9、WS11、WZ6、WP6甲、FWP14
WZ9、WP6、WZ6、WP7甲、WP7系列、WP13系列、FWP14、FWS10、WZ6
FWP14、FWS10、FWS10、YGY
课件
3.合理设置切削参数
在高温合金加工过程中，随着切削速度的增加，切削温度将会升高。 为避免切削温度过高，应采用较低的切削速度。
4.正确选择切削液
一般加工高温合金，宜选用极压油类，以降低刀具一切屑接触面产生 的粘结磨损。但为防应力腐蚀降低疲劳强度，加工镍基高温合金不宜用硫 (s)系极压切削液，可用乳化液、透明水基切削液。
高温合金材料的简介
1. 高温合金概述 2. 高温合金的切削加工性
课件
1. 高温合金概述
高温合金的定义： 高温合金是指以铁、镍、钴为基体，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。
性能特点：
⑴高温合金具有较高的高温强度； ⑵良好的抗氧化和抗热腐蚀性能； ⑶良好的疲劳性能、断裂韧性、塑性。
课件
课件
变形高温合金：涡轮/高压压气机盘、鼓、轴、环 类零部件广泛采用的GH169合金和封严环形用的 GH90X系列低膨胀高温合金
高温合金涡轮外 环
发动机异型环
发动机涡轮外环
课件
2. 高温合金的切削加工性
高温合金的切削加工特点： 1.切削加工性差 2.切削变形大 3.加工硬化倾向大 4.切削力大且波动大 5.切削温度高 6.刀具易磨损 7.表面质量和精度不易保证
FWP14
FWP14
FWS10
WP7系列、WP13系列 WZ9、WJ9、WS11、WZ6、WP8 WP7系列、WP13系列
WP7、WP13系列、WZ9、WS11、WZ6、WP6甲、FWP14
WZ9、WP6、WZ6、WP7甲、WP7系列、WP13系列、FWP14、FWS10、WZ6
FWP14、FWS10、FWS10、YGY
课件
3.合理设置切削参数
在高温合金加工过程中，随着切削速度的增加，切削温度将会升高。 为避免切削温度过高，应采用较低的切削速度。
4.正确选择切削液
一般加工高温合金，宜选用极压油类，以降低刀具一切屑接触面产生 的粘结磨损。但为防应力腐蚀降低疲劳强度，加工镍基高温合金不宜用硫 (s)系极压切削液，可用乳化液、透明水基切削液。
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金蠕变强度及承温能力逐步提高——这就是Nimonic系列形合金。
• 美国和前苏联合金的发展与英国相似。美国于40年代中期，苏联于40年代后期开 始研制高温合金。
• 我国自1956年第一炉高温合金GH3030试炼成功，迄今为止，我国镍基高温合金的 研究、生产和应用已历经五十多年。从无到有，从仿制倒自主创新，并建立和完 善了高温合金体系。
1320℃。 一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件
时效强化型
加入Al、Ti、Nb等，时效析出γ΄（Nb3Al/Ti）、 γ΄ ΄ （Nb3Nb）相或碳化物的时效沉淀强化 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。
Nickel
Ni基高温合金的牌号 我国高温合金牌号表示法
Nickel
及其特性
Nickel
Ni基高温合金发展简史
Ni base superalloys
镍为基体(含量一般大于50%) 在650～1000℃范围内具有 较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。
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。
处理温度不同。一般低于固溶温度而高于时效温度
Nickel
Ni基高温合金热处理
Ni基高温合金
时效处理
目的：在合金基体中析出一定数量和大小的强化相， 如 γ΄（Nb3Al/Ti）、 γ΄ ΄（Nb3Nb）相等， 已达到合金最大的强化效果。
Nimonic90/100…
Rene系列 司）
General Electric Compony（通用电气公Rene88ຫໍສະໝຸດ 95…Hastelloy系列
Cabot Corporation（哈氏合金国际公司）
4…
·
(Hastelloy)B-2 (Hastelloy)C-
Nicke·l
SUCCESS
THANK YOU
Nickel
Ni基高温合金发展简史
30年代末
变形高温合金
50年代中后期
铸造高温合金
60年代中期
定向凝固高温合金
70年代中期
单晶高温合金
生产工艺的革新
Nickel
Ni基高温合金特性
• 镍基合金中可以 溶解较多合金元 素，具有很大的 合金能力，为改 善镍的各种性能 提供潜在的可能 性。
• 镍为面心立方， 从室温到高温不 发生同素异型转 变且能保持较好
Ni基高温合金热处理
Ni基高温合金
中间处理
目的：1.使高温合金晶界析出一定量的各种碳化物相 和硼化物相
2.使晶界以及晶内析出较大颗粒的γ΄ 相。
度 性。
晶界析出的颗粒碳化物，提高晶界强度，晶内大的γ΄ 相析出，是晶界、晶内强
得到协调匹配，提高合金持久和蠕变寿命及持久伸长率，改善合金长期组织稳定
• 大多数高温合金都要进行中间处理，合金化程度高的时效强化合金尤为如此。 • 高温合金中碳化物主要有MC、M23C6、M6C和M7C3，它们的析出温度范围不同，因而中间
镍基合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。
Nickel
Ni基高温合金发展简史
• 英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic75(Ni-20Cr-0.4Ti)，后来加入铝、钴、 钼等合 金元素发展出Nimonic80A、Nimonic90、Nimonic95, Nimonic100。合
Nickel
[2]镍基高温合金 Nickel 分类 及牌号
Nickel
Ni基高温合金的分类
按强化方式
固溶强化型 时效强化型
按材料成型方式
变形合金 铸造合金 粉末冶金合金
按主要用途
板材合金 棒材合金 盘材合金
Nickel
Ni基高温合金的分类
固溶强化型
将一些合金元素（W、Mo、Co、Cr和V等）加入， 使之 形成合金化的单相奥氏体而得到强化。 使用温度范围为900～1300℃，最高抗氧化温度达
3或4
镍 基
如：GH4169
3：固溶强化 4：时效强 化
Nickel
Ni基高温合金的牌号 国外主要镍基高温合金牌号
Inconel系列
Inco Alloys International，Inc（国际因 科合金公司）
Inconel718/738…
Nimonic系列
Mond Nickel Company（蒙特镍公司）
2019/6/10
Nickel
[3]镍基高温合金
Nickel
热处理
Nickel
Ni基高温合金热处理
高温合金性能 取决于
化学组成
组织结构
当合金成分一定时，热处理工艺对合金组织影响更为敏感。
• 不同的热处理即不同加热温度、保温时间和冷却速度以及各种
特殊热处理，可使合金的晶粒度、强化相的沉淀或溶解、析出相的 数量和颗粒尺寸，甚至晶粒状态等不同
• 通常，高温合金固溶温度为1000~1200℃。
• 对于固溶强化型：固溶温度较低，保温时间几分到十几分钟，以获得细晶粒。 对于时效强化型：若要求高屈服强度和机械疲劳性能，也要求晶粒细小，固溶温度
也 较低，但保温时间长；若要求高的持久和蠕变性能，
晶粒尺寸较大 为宜，固溶温度应较高。
• 固溶处理后冷却速度：对以后时效析出相金的更颗为粒明大显小。有大影部响分，采尤用其空对冷低冷合N却i金c，k化少e高l数温采合
Heat
1
2
3
Treatment
固溶处理
中间热处理
也称低温固溶或高温时效
时效处理
Nickel
Ni基高温合金热处理
Ni基高温合金
目的：1.将强化相和碳化物尽量溶入集体中，以得到 单相组织，给以后时效沉淀析出均匀细
固溶处理 小的
强化相做准备；
2.获得均匀的合适晶粒尺寸。
选择固溶温度和保温时间应考虑合金成分，及其使用条件。
镍基高温合金
一种复杂的合金, 广泛地用于制造各种高温部件
主讲人：赵宇凡
OUR TEAM：赵宇凡 张纯智 刘智勇 石祥虎 钱远宏 张昊 杨杰穷 李远兵
Designed by FAN
目录
CONTENTS
A. 镍基合金发展与特性 B. 镍基合金分类 C. 常用热处理 D. 应用领域
Nickel
[1]发展简史
的组织稳定性
• 可形成共格有序的金 属间化合物 [Ni3(Al， Ti)]、Ni3Nb相作为强 化相，使合金得到有 效的强化，获得比铁 基高温合金和钴基高
温合金更高的高温强 度
• 镍具有高的化学 稳定性，在500度 以下几乎不发生 氧化，含铬的镍 基合金具有很好
的抗氧化和抗 燃气腐蚀能力
镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。
• 美国和前苏联合金的发展与英国相似。美国于40年代中期，苏联于40年代后期开 始研制高温合金。
• 我国自1956年第一炉高温合金GH3030试炼成功，迄今为止，我国镍基高温合金的 研究、生产和应用已历经五十多年。从无到有，从仿制倒自主创新，并建立和完 善了高温合金体系。
1320℃。 一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件
时效强化型
加入Al、Ti、Nb等，时效析出γ΄（Nb3Al/Ti）、 γ΄ ΄ （Nb3Nb）相或碳化物的时效沉淀强化 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。
Nickel
Ni基高温合金的牌号 我国高温合金牌号表示法
Nickel
及其特性
Nickel
Ni基高温合金发展简史
Ni base superalloys
镍为基体(含量一般大于50%) 在650～1000℃范围内具有 较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。
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。
处理温度不同。一般低于固溶温度而高于时效温度
Nickel
Ni基高温合金热处理
Ni基高温合金
时效处理
目的：在合金基体中析出一定数量和大小的强化相， 如 γ΄（Nb3Al/Ti）、 γ΄ ΄（Nb3Nb）相等， 已达到合金最大的强化效果。
Nimonic90/100…
Rene系列 司）
General Electric Compony（通用电气公Rene88ຫໍສະໝຸດ 95…Hastelloy系列
Cabot Corporation（哈氏合金国际公司）
4…
·
(Hastelloy)B-2 (Hastelloy)C-
Nicke·l
SUCCESS
THANK YOU
Nickel
Ni基高温合金发展简史
30年代末
变形高温合金
50年代中后期
铸造高温合金
60年代中期
定向凝固高温合金
70年代中期
单晶高温合金
生产工艺的革新
Nickel
Ni基高温合金特性
• 镍基合金中可以 溶解较多合金元 素，具有很大的 合金能力，为改 善镍的各种性能 提供潜在的可能 性。
• 镍为面心立方， 从室温到高温不 发生同素异型转 变且能保持较好
Ni基高温合金热处理
Ni基高温合金
中间处理
目的：1.使高温合金晶界析出一定量的各种碳化物相 和硼化物相
2.使晶界以及晶内析出较大颗粒的γ΄ 相。
度 性。
晶界析出的颗粒碳化物，提高晶界强度，晶内大的γ΄ 相析出，是晶界、晶内强
得到协调匹配，提高合金持久和蠕变寿命及持久伸长率，改善合金长期组织稳定
• 大多数高温合金都要进行中间处理，合金化程度高的时效强化合金尤为如此。 • 高温合金中碳化物主要有MC、M23C6、M6C和M7C3，它们的析出温度范围不同，因而中间
镍基合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。
Nickel
Ni基高温合金发展简史
• 英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic75(Ni-20Cr-0.4Ti)，后来加入铝、钴、 钼等合 金元素发展出Nimonic80A、Nimonic90、Nimonic95, Nimonic100。合
Nickel
[2]镍基高温合金 Nickel 分类 及牌号
Nickel
Ni基高温合金的分类
按强化方式
固溶强化型 时效强化型
按材料成型方式
变形合金 铸造合金 粉末冶金合金
按主要用途
板材合金 棒材合金 盘材合金
Nickel
Ni基高温合金的分类
固溶强化型
将一些合金元素（W、Mo、Co、Cr和V等）加入， 使之 形成合金化的单相奥氏体而得到强化。 使用温度范围为900～1300℃，最高抗氧化温度达
3或4
镍 基
如：GH4169
3：固溶强化 4：时效强 化
Nickel
Ni基高温合金的牌号 国外主要镍基高温合金牌号
Inconel系列
Inco Alloys International，Inc（国际因 科合金公司）
Inconel718/738…
Nimonic系列
Mond Nickel Company（蒙特镍公司）
2019/6/10
Nickel
[3]镍基高温合金
Nickel
热处理
Nickel
Ni基高温合金热处理
高温合金性能 取决于
化学组成
组织结构
当合金成分一定时，热处理工艺对合金组织影响更为敏感。
• 不同的热处理即不同加热温度、保温时间和冷却速度以及各种
特殊热处理，可使合金的晶粒度、强化相的沉淀或溶解、析出相的 数量和颗粒尺寸，甚至晶粒状态等不同
• 通常，高温合金固溶温度为1000~1200℃。
• 对于固溶强化型：固溶温度较低，保温时间几分到十几分钟，以获得细晶粒。 对于时效强化型：若要求高屈服强度和机械疲劳性能，也要求晶粒细小，固溶温度
也 较低，但保温时间长；若要求高的持久和蠕变性能，
晶粒尺寸较大 为宜，固溶温度应较高。
• 固溶处理后冷却速度：对以后时效析出相金的更颗为粒明大显小。有大影部响分，采尤用其空对冷低冷合N却i金c，k化少e高l数温采合
Heat
1
2
3
Treatment
固溶处理
中间热处理
也称低温固溶或高温时效
时效处理
Nickel
Ni基高温合金热处理
Ni基高温合金
目的：1.将强化相和碳化物尽量溶入集体中，以得到 单相组织，给以后时效沉淀析出均匀细
固溶处理 小的
强化相做准备；
2.获得均匀的合适晶粒尺寸。
选择固溶温度和保温时间应考虑合金成分，及其使用条件。
镍基高温合金
一种复杂的合金, 广泛地用于制造各种高温部件
主讲人：赵宇凡
OUR TEAM：赵宇凡 张纯智 刘智勇 石祥虎 钱远宏 张昊 杨杰穷 李远兵
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目录
CONTENTS
A. 镍基合金发展与特性 B. 镍基合金分类 C. 常用热处理 D. 应用领域
Nickel
[1]发展简史
的组织稳定性
• 可形成共格有序的金 属间化合物 [Ni3(Al， Ti)]、Ni3Nb相作为强 化相，使合金得到有 效的强化，获得比铁 基高温合金和钴基高
温合金更高的高温强 度
• 镍具有高的化学 稳定性，在500度 以下几乎不发生 氧化，含铬的镍 基合金具有很好
的抗氧化和抗 燃气腐蚀能力
镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。