镍基高温合金锻造新工艺的开发与应用
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关键词：镍基高温新工艺
高温合金定义是以铁、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，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。由于这些性能特点，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。按基本的元素分，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。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。
在目前的生活之中，这种材料的应用已经相当的广泛，世界的航天业对于新能源飞机的需求比较多。“我们都知道，精密器件公司是合金复杂金属零件的核心研发商，他们辛勤的劳动来研究出新的，好的，对我们有用的材料。化学加工、石油和天然气的冶炼以及污染的防治等行业提供所需的镍钴等高温合金。精密机件的公司就是空客、劳斯莱斯、庞巴迪等军工航天企业的指定零配件制造商。
镍基高温合金因为性能比较好，所以他的应用是最广泛的。高温强度最高的一类。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Βιβλιοθήκη Baidu可以形成共格有序的?A3B型金属间化合物g?[Ni3(Al，Ti)]相作为强化基本单元，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；镍基合金中含有多种神奇的元素，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。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。镍基合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。
三、镍基高温合金的特性
对于高温金属来说，一般遇到氧气或者在有氧气的情况下不易腐噬，它的稳定性相对来说比较好，不会被腐蚀，具有抗疲劳的能力、断裂韧性等基本功能。在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。就拿含镍这一种元素的合金来讲，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称之为镍基高温合金（以下简称“镍基合金”）。
二、镍基高温合金的发展
在人类发展史的很长一段时间，50年代有了A-287和Incolom901等牌号，但是因高温稳定性比较差，自60年代以来发展很慢。在20世纪的中期，美国与澳大利亚都曾进行过高温合金的研究。一种物质来适应航空发动机涡轮进口温度不断提升的需要。合金成分的改进和生产工艺的革新。镍基高温合金是30年代后期开始研制的。记载英国在一九四一年最先生产出镍基Nimonic75(Ni-20Cr-0.4Ti)；研制出Nimonic?80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国在上个世纪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。之后，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基高温合金大都是变形合金。在之后的研究中，有的学者说，涡轮机工作时要求合金有很高的耐高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是人们开始研究更加精密的铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。于是，人们在上个世纪60年代的中期也开始研发一些好的方向。后来，因为舰船与工业燃气轮机的发展需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、相对来说结构更加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，镍基高温合金的工作温度从?700℃提1100℃，平均每年提高10℃左右。
美国还制作出Inconel镍基合金，用来制造喷气发动机的燃烧室。此后，冶金学家想进一步提升合金的高温强度，在镍基合金中加进钨、钼、钴等元素，增加铝、钛含量，出现了“Mar-M”与“IN”等;在钴基合金中,加入镍、钨等元素，发展出多种高温合金，如X-45、HA-188、FSX-414等。由于钴资源缺乏，钴基高温合金发展受到限制。
总结：
现在使用的高温镍基合金的原材料好多都是采用电炉冶炼+炉外精炼+电渣重熔工艺。一次熔炼是想要获得所要的合金成分，但因合金锭在凝固过程中容易产生各种缺陷，且合金的气体和夹杂物含量较高，在浇注过程中还会发生二次氧化，因而合金的质量和稳定性较差且不稳定;大气熔炼的合金经过真空精炼后可以显著降低合金中气体和夹杂物的含量，提高性能稳定性;重熔的主要目的是对合金进行进一步精炼，通过重熔的特殊结晶获取成分比较均匀的合金锭。所以今后，我们会不断探索以及完善镍基高温合金锻造新工艺，现在在这个过程中可能会遇到很多挫折，可能我们也会不相信自己的付出与回报成正比。但我知道，经过我们科研人员的不断努力和探索，一定有一天能在这一领域取得非常好的成绩，我相信一定有一天这种高温合金能显示它的重要性。
根据上述的性能特性，因为是高温合金，所以在温度高的情况下同时也是一种合金。它就有了一种特别的称号“超级合金”，它是广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。高温合金可按元素分为铁基、镍基、钴基等高温合金。地铁为最基本元素的合金，它的最高承受温度只能够达到750到780。更高温度下使用的耐热部件。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。
镍基高温合金锻造新工艺的开发与应用
前言：阐述了镍基高温合金的热加工的特性,首先，锻造温度低，通常情况下的锻造温度范围仅150摄氏度，并且容易有表面裂纹，特殊时会让产品报废。会产生“粗晶、混晶”的现象。镍基高温合中的铸态组织，通过高温大到变形之后，内部会疏松、孔隙会被压合、粗大晶粒将打碎、偏析组织打碎、夹杂物将分散。还有一种情况，当终锻温度过高，晶粒将长大、会合并，导致粗晶和混晶。因此开发研究了一种锻造新工艺。采纳推钢式加热炉与电加热室式炉对镍基高温合金材料进行处理加热,采纳电液锤当做镍基高温合金锻造的重要设备,可锻造出宽高之比达到8的镍基高温合金板坯。
一、镍基高温合金国际发展
从20世纪30年代后期起，在第二次世界大战的时候，因为要满足新型航空发动机的需求，高温合金的研究与使用进入了蓬勃发展的时期。我们所熟知的首都是伦敦的国家——英国，形成γ'相以对此强化，研制做第一种具备较强的高温强度的镍基合金。同时期，美国因为想要适应活塞式航空发动机用的涡轮增压器发展需求，开始用Vitallium钴基合金制作叶片。
高温合金定义是以铁、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，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。由于这些性能特点，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。按基本的元素分，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。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。
在目前的生活之中，这种材料的应用已经相当的广泛，世界的航天业对于新能源飞机的需求比较多。“我们都知道，精密器件公司是合金复杂金属零件的核心研发商，他们辛勤的劳动来研究出新的，好的，对我们有用的材料。化学加工、石油和天然气的冶炼以及污染的防治等行业提供所需的镍钴等高温合金。精密机件的公司就是空客、劳斯莱斯、庞巴迪等军工航天企业的指定零配件制造商。
镍基高温合金因为性能比较好，所以他的应用是最广泛的。高温强度最高的一类。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Βιβλιοθήκη Baidu可以形成共格有序的?A3B型金属间化合物g?[Ni3(Al，Ti)]相作为强化基本单元，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；镍基合金中含有多种神奇的元素，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。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。镍基合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。
三、镍基高温合金的特性
对于高温金属来说，一般遇到氧气或者在有氧气的情况下不易腐噬，它的稳定性相对来说比较好，不会被腐蚀，具有抗疲劳的能力、断裂韧性等基本功能。在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。就拿含镍这一种元素的合金来讲，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称之为镍基高温合金（以下简称“镍基合金”）。
二、镍基高温合金的发展
在人类发展史的很长一段时间，50年代有了A-287和Incolom901等牌号，但是因高温稳定性比较差，自60年代以来发展很慢。在20世纪的中期，美国与澳大利亚都曾进行过高温合金的研究。一种物质来适应航空发动机涡轮进口温度不断提升的需要。合金成分的改进和生产工艺的革新。镍基高温合金是30年代后期开始研制的。记载英国在一九四一年最先生产出镍基Nimonic75(Ni-20Cr-0.4Ti)；研制出Nimonic?80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国在上个世纪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。之后，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基高温合金大都是变形合金。在之后的研究中，有的学者说，涡轮机工作时要求合金有很高的耐高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是人们开始研究更加精密的铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。于是，人们在上个世纪60年代的中期也开始研发一些好的方向。后来，因为舰船与工业燃气轮机的发展需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、相对来说结构更加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，镍基高温合金的工作温度从?700℃提1100℃，平均每年提高10℃左右。
美国还制作出Inconel镍基合金，用来制造喷气发动机的燃烧室。此后，冶金学家想进一步提升合金的高温强度，在镍基合金中加进钨、钼、钴等元素，增加铝、钛含量，出现了“Mar-M”与“IN”等;在钴基合金中,加入镍、钨等元素，发展出多种高温合金，如X-45、HA-188、FSX-414等。由于钴资源缺乏，钴基高温合金发展受到限制。
总结：
现在使用的高温镍基合金的原材料好多都是采用电炉冶炼+炉外精炼+电渣重熔工艺。一次熔炼是想要获得所要的合金成分，但因合金锭在凝固过程中容易产生各种缺陷，且合金的气体和夹杂物含量较高，在浇注过程中还会发生二次氧化，因而合金的质量和稳定性较差且不稳定;大气熔炼的合金经过真空精炼后可以显著降低合金中气体和夹杂物的含量，提高性能稳定性;重熔的主要目的是对合金进行进一步精炼，通过重熔的特殊结晶获取成分比较均匀的合金锭。所以今后，我们会不断探索以及完善镍基高温合金锻造新工艺，现在在这个过程中可能会遇到很多挫折，可能我们也会不相信自己的付出与回报成正比。但我知道，经过我们科研人员的不断努力和探索，一定有一天能在这一领域取得非常好的成绩，我相信一定有一天这种高温合金能显示它的重要性。
根据上述的性能特性，因为是高温合金，所以在温度高的情况下同时也是一种合金。它就有了一种特别的称号“超级合金”，它是广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。高温合金可按元素分为铁基、镍基、钴基等高温合金。地铁为最基本元素的合金，它的最高承受温度只能够达到750到780。更高温度下使用的耐热部件。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。
镍基高温合金锻造新工艺的开发与应用
前言：阐述了镍基高温合金的热加工的特性,首先，锻造温度低，通常情况下的锻造温度范围仅150摄氏度，并且容易有表面裂纹，特殊时会让产品报废。会产生“粗晶、混晶”的现象。镍基高温合中的铸态组织，通过高温大到变形之后，内部会疏松、孔隙会被压合、粗大晶粒将打碎、偏析组织打碎、夹杂物将分散。还有一种情况，当终锻温度过高，晶粒将长大、会合并，导致粗晶和混晶。因此开发研究了一种锻造新工艺。采纳推钢式加热炉与电加热室式炉对镍基高温合金材料进行处理加热,采纳电液锤当做镍基高温合金锻造的重要设备,可锻造出宽高之比达到8的镍基高温合金板坯。
一、镍基高温合金国际发展
从20世纪30年代后期起，在第二次世界大战的时候，因为要满足新型航空发动机的需求，高温合金的研究与使用进入了蓬勃发展的时期。我们所熟知的首都是伦敦的国家——英国，形成γ'相以对此强化，研制做第一种具备较强的高温强度的镍基合金。同时期，美国因为想要适应活塞式航空发动机用的涡轮增压器发展需求，开始用Vitallium钴基合金制作叶片。