GH1016高溫合金

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GH1016高溫合金GH1016化學(xué)成分GH1016機(jī)械性能上海

鎳基高溫合金的定義：

   鎳基高溫合金是以鎳為基體(含量一般大于50%) 在650～1000℃范圍內(nèi)具有較高的強(qiáng)度和良好的抗氧化、抗燃?xì)飧g能力的高溫合金。

  鎳基高溫合金是一種在鎳基體中加入少量的鋁、鈦和鉻、鈮、鎢、鉬、釩、鋯等合金元素及適量的稀土元素，形成一種以鎳為主體的合金。這種鎳基合金主要利用鋁、鈦在鎳基奧氏體中形成細(xì)小而彌散分布的金屬間化合物，是基體得到強(qiáng)化。同時(shí)，鈮、鎢、鉬等合金元素的加入，使化合物的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。另一方面除了固溶于奧氏體基體中以外，還析出它們的碳化物。鋯、硼等元素則能強(qiáng)化晶界。所以這些作用，都使合金的高溫強(qiáng)度得到提高。鉻的作用主要使合金具有良好的抗氧化性能和耐腐蝕性能。根據(jù)對合金組織的研究表明，為了提高強(qiáng)度，必須大量加入強(qiáng)化元素，如鉻等，但同時(shí)又要盡量減少鉻的含量，否則會出現(xiàn)脆性相對組織。所以鎳基合金中有一類是低含鉻量的。前者強(qiáng)度較高，但抗氧化和耐腐蝕性較差，使用時(shí)表明要進(jìn)行滲鋁或滲鉻。后者的強(qiáng)度較前者稍低，但不需采用復(fù)雜的表面保護(hù)措施，使用方便。這兩類鎳基高溫合金的高溫性功能皆比熱強(qiáng)度鋼優(yōu)越，廣泛用于工作溫度在800～1000℃以上的場合，用來制造航空燃?xì)鉁u輪葉片及大型燃?xì)鉁u輪葉片、導(dǎo)向葉片等。

鎳基高溫合金的特性：

 鎳基合金是高溫合金中應(yīng)用最廣、高溫強(qiáng)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合金元素，且能保持較好的組織穩(wěn)定性；二是可以形成共格有序的 A3B型金屬間化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]相作為強(qiáng)化相，使合金得到有效的強(qiáng)化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強(qiáng)度；三是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?xì)飧g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(qiáng)化作用。根據(jù)它們的強(qiáng)化作用方式可分為：固溶強(qiáng)化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等；沉淀強(qiáng)化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭；晶界強(qiáng)化元素，如硼、鋯、鎂和稀土元素等。

　　鎳基高溫合金按強(qiáng)化方式有固溶強(qiáng)化型合金和沉淀強(qiáng)化型合金。

　　·固溶強(qiáng)化型合金

　　具有一定的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化，抗熱腐蝕，抗冷、熱疲勞性能，并有良好的塑性和焊接性等，可用于制造工作溫度較高、承受應(yīng)力不大(每平方毫米幾公斤力，見表1)的部件，如燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室。

　　·沉淀強(qiáng)化型合金

　　通常綜合采用固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化和晶界強(qiáng)化三種強(qiáng)化方式，因而具有良好的高溫蠕變強(qiáng)度、抗疲勞性能、抗氧化和抗熱腐蝕性能，可用于制作高溫下承受應(yīng)力較高(每平方毫米十幾公斤力以上，見表2) 的部件，如燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪葉片、渦輪盤等。

鎳基高溫合金的組織：

   鎳基合金的顯微組織特點(diǎn)及其發(fā)展情況，合金中除奧氏體基體外，還有在基體中弭散分布的γ'相，在晶界上的二次碳化物和在凝固時(shí)析出的一次碳化物和硼化物等。隨著合金化程度的提高，其顯微組織的變化有如下趨勢：γ'相數(shù)量逐漸增多，尺寸逐漸增大，并由球狀變成立方體，同一合金中出現(xiàn)尺寸和形態(tài)不相同的γ'相。在鑄造合金中還出現(xiàn)在凝固過程中形成的γ+γ'共晶，晶界析出不連續(xù)的顆粒狀碳化物并被γ'相薄膜所包圍，組織的這些變化改善了合金的性能。 

   現(xiàn)代鎳基合金的化學(xué)成分十分復(fù)雜，合金的飽和度很高，因此要求對每個(gè)合金元素(尤其是主要強(qiáng)化元素)的含量嚴(yán)加控制，否則會在使用過程中容易析出有害相，如σ、µ相，損害合金的強(qiáng)度和韌性。在鎳基鑄造高溫合金中發(fā)展出了定向結(jié)晶渦輪葉片和單晶渦輪葉片。      

   定向結(jié)晶葉片消除了對空洞和裂紋敏感的橫向晶界，使全部晶界平行于應(yīng)力軸方向，從而改善了合金的使用性能。單晶葉片消除了全部晶界，不必加入晶界強(qiáng)化元素，使合金的初熔溫度相對升高，從而提高了合金的高溫強(qiáng)度，并進(jìn)一步改善了合金的綜合性能。

鎳基高溫合金的生產(chǎn)工藝：

 鎳基合金，特別是沉淀強(qiáng)化型合金含有較高的鋁、鈦等合金元素。通常采用真空感應(yīng)爐熔煉，并經(jīng)真空自耗爐火電渣爐重熔。熱加工采用鍛造、軋制工藝，對于高合金化合金，由于熱塑性差，則采用擠壓開坯后軋制或用軟鋼（或不銹鋼）包套直接擠壓工藝。鑄造合金通常用真空感應(yīng)爐熔煉母合金，并用真空重熔-精密鑄造法制成零件。

  變形合金和部分鑄造合金需進(jìn)行熱處理，包括固溶處理、中間處理和時(shí)效處理，以Udmt500合金為例，他的熱處理制度分為四段：固溶處理，1175℃，2小時(shí)，空冷；中間處理，1080℃，4小時(shí)，空冷；一次時(shí)效處理，843℃，24小時(shí)，空冷；二次時(shí)效處理，760℃，16小時(shí)，空冷。以獲得所要求的組織狀態(tài)和良好的綜合性能。