高温合金

2021-11-12 11:03

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高温合金可分为三类材料：760℃高温材料、1200℃高温材料和1500℃高温材料，其抗拉强度可达800MPa。

高温合金可分为三大类：760℃高温材料、1200℃高温材料和1500℃高温材料，其抗拉强度可达800MPa。换言之，这类高温金属材料在760～1500℃的特定应力条件下长期服役，具有优异的高温强度、良好的抗氧化性和耐热腐蚀性、出色的疲劳性能以及较高的断裂韧性等综合性能，已成为军用与民用燃气轮机热端部件不可或缺的关键材料。
主要元素：铁、镍、钴
主要应用：军用及民用燃气轮机发动机
类别：760 ℃、1200 ℃和1500 ℃下的高温材料
性能：抗氧化与抗热腐蚀性能
在民用工业的诸多领域，服役部件所用材料均处于高温腐蚀性环境中。为满足市场需求，人们依据材料的使用工况，将一系列高温合金进行了分类。
1. 高温合金主合金系列
2. 耐腐蚀高温合金板材、棒材、线材、带材、管材及锻件
3. 高强度、耐腐蚀的高温合金棒材、弹簧钢丝、焊丝、板材、带材及锻件
4. 耐玻璃腐蚀系列产品
5. 环境耐腐蚀、表面硬质耐磨高温合金系列
6. 特种精密铸造件（叶片、涡轮增压器、涡轮转子、导向叶片、仪表接头）
7. 离心机、玻璃棉生产用高温轴及配件、钢坯加热炉用钴基合金耐热垫板及滑轨
9. 阀座环
10. 焊接一个“U”形电阻条
11. 离心铸造管系列
12. 纳米材料系列产品
13. 轻质高温结构材料
14. 功能材料（膨胀合金、高温高弹性合金、恒弹性合金系列）
15. 生物医用材料系列产品
16. 电子工程靶材系列产品
17. 动力装置喷嘴系列产品
18. 斯泰利合金耐磨板
19. 超高温抗氧化耐腐蚀炉辊及辐射管。
分类
高温合金的典型组织为奥氏体基体，其中弥散分布着碳化物、金属间化合物及其他强化相。高温合金的主要元素包括铬、钴、铝、钛、镍、钼、钨等。合金元素在稳定奥氏体基体组织、形成强化相以及提高合金的抗氧化性和耐腐蚀性等方面发挥着重要作用。常用的高温合金主要有三类：铁基、镍基和钴基。
折叠式铁基耐热合金
铁基高温合金由奥氏体不锈钢发展而来，含有一定量的铬、镍等元素。它是一种在中温工况（600~800℃）下应用的重要材料，具有经验证的中温力学性能和良好的热加工塑性。该合金成分相对简单、成本较低，主要用于制造航空发动机和工业燃气轮机的涡轮盘，也可用于制作导向叶片、涡轮叶片、燃烧室以及其他承力部件、紧固件等。此外，还可用于生产柴油机用废气涡轮增压器。然而，由于析出强化型铁基合金的组织稳定性较差、抗氧化性能不足且高温强度偏低，其应用范围难以拓展至更高温度工况。
可折叠镍基耐热合金
一种以镍为基础的高温合金（镍含量通常高于50%），在650～1000℃范围内具有高强度、良好的抗氧化性和抗燃气腐蚀性能。
镍基合金是高温合金中应用最广泛、高温强度最高的类型。其主要原因在于：首先，镍基合金能够固溶大量合金元素，并保持良好的组织稳定性；其次，它能形成与基体共格的A3B型金属间化合物γ′［Ni（Al，Ti）］相作为强化相，有效提高合金的强度，使其高温强度高于铁基和钴基高温合金；第三，含铬量较高的镍基合金还具有优于铁基高温合金的抗氧化性和抗燃气腐蚀性能。镍基合金通常含有十余种元素，其中铬主要发挥抗氧化和耐腐蚀作用，其他元素则以强化为主。按强化机制可分为固溶强化合金和沉淀强化合金：固溶强化元素包括钨、钼、钴、铬、钒等；沉淀强化元素包括铝、钛、铌、钽等；晶界强化元素则有硼、锆、镁以及稀土元素等。
可折叠钴基耐热合金
钴基高温合金是以钴为基体、钴含量为40%～65%的奥氏体高温合金。这类合金在730～1100℃下具有一定的高温强度，并表现出良好的抗热腐蚀和抗氧化性能，广泛用于制造工业燃气轮机、舰船燃气轮机等的导向叶片。钴基合金的发展应充分考虑钴资源的禀赋状况。钴是一种重要的战略资源，而全球多数国家都存在钴资源短缺的问题，这在很大程度上制约了钴基合金的进一步发展。
钴基合金通常含有10%至22%的镍、20%至30%的铬，以及钨、钼、钽、铌等固溶强化和碳化物形成元素。这类合金碳含量较高，属于以碳化物为主要强化相的高温合金。钴基合金的耐热性能与其固溶强化元素和碳化物形成元素的含量密切相关。