高温合金简介

高温合金是一类能够在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的金属材料。它们以铁、镍、钴为基,具有优异的高温强度、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。高温合金因其合金化程度较高,也被称为“超合金”,广泛应用于航空航天、能源、石油化工、核能工业等领域。

产品说明

高温合金是一类能够在高温下保持优异机械性能和化学稳定性的合金材料,广泛应用于航空、航天、能源、化工等领域。根据不同的分类标准,高温合金可以分为以下几种类型:

一、按基体元素分类

铁基高温合金:含有Fe元素作为基体,加入少量Ni、Cr等合金元素,分为马氏体、奥氏体、珠光体、铁素体耐热钢等。铁基高温合金的使用温度一般在750~780℃,而镍基和难熔金属为基的合金则适用于更高温度下的耐热部件。

镍基高温合金:含镍量在一半以上,适用于1000℃以上的工作条件,具有较强的抗蠕变性能和抗压抗屈服强度。镍基高温合金在整个高温合金领域占有特别重要的位置,广泛用于制造航空喷气发动机、工业燃气轮机等高温部件。

钴基高温合金:以Co为基体,含有约60%的Co,同时加入Cr、Ni等元素提升耐热性能,主要用于600-1000℃的高温零部件。

钴基高温合金

二、按合金强化类型分类

固溶强化型高温合金:通过添加合金元素形成单相奥氏体组织,利用溶质原子引起的点阵畸变来强化合金。

时效沉淀强化型高温合金:经固溶处理和时效处理后,从过饱和固溶体中析出第二相,以强化合金。

三、按材料成型方式分类

铸造高温合金:通过铸造方法直接制备零部件的合金材料,包括普通铸造合金、单晶合金、定向合金等。

变形高温合金:可以进行热、冷变形加工的合金材料,具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标。

粉末冶金高温合金:使用金属粉末作为原料,通过热加工处理制成的合金,包括普通粉末冶金和氧化物弥散强化高温合金。

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高温合金的分类有助于根据不同的应用场合和性能要求选择合适的材料类型

理化性质

高温合金的理化性质包括高的熔点、良好的热稳定性和抗氧化性能,以及在高温下的机械性能。这些性质使得高温合金能够在极端环境中长期稳定运行。以下是一些关于高温合金理化性质的要点:

1.高温强度:高温合金能够在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作,具有较高的高温强度。例如,某些高温合金如GH3652可以在高达1100C以上的温度下工作,并保持良好的机械性能和耐腐蚀性。

2.抗氧化和抗腐蚀性能:高温合金具有良好的抗氧化和抗腐蚀性能,这主要取决于其化学组成和组织结构。例如,GH4169 镍基变形高温合金含有较高比例的铌,这有助于提高其在高温下的抗氧化性能。

3.组织稳定性: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。

4.强化机制:高温合金的强化可以通过多种机制实现,包括固溶强化、沉淀强化等。例如,通过时效处理,从过饱和固溶体中析出第二相(如'、"、碳化物等),以强化合金。

5.加工难度:高温合金是典型的难加工材料,具有高硬度、高抗剪切应力和低导热率,导致加工过程中可能出现加工表面质量低、刀具破损等问题。

6.化学成分:高温合金的化学元素组成对其性能有显著影响。例如,GH3625合金具有出色的抗腐蚀能力,这与其化学成分有关。

7.应用领域:高温合金广泛应用于航空航天、能源、化工等领域,尤其是在航空发动机的热端部件中占有重要地位 。

8.新型高温合金:随着技术的发展,新型高温合金如粉末高温合金、金属间化合物、ODS合金和高温金属自润材料等正在不断被研究和开发,以满足更高的性能要求。

这些理化性质使得高温合金成为在极端温度和应力条件下不可或缺的材料。

技术指标

高温合金的技术指标通常包括化学成分、机械性能(如抗拉强度、屈服强度、延伸率和硬度)、热学性能(如熔点和高温下的稳定性)以及耐腐蚀性能。例如,GH4202高温合金的抗拉强度大于980 MPa,屈服强度大于630 MPa,延伸率大于20%,硬度低于30 HRC,熔点约为1320C,并在高温下展现出良好的热稳定性和抗氧化性能。

具体来说,高温合金的技术指标主要包括以下几个方面:

1.高温强度:高温合金需具备在高温环境下保持一定强度的能力,如在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作,具有较高的高温强度。

2.抗氧化和耐腐蚀性能:高温合金应具有良好的抗氧化和抗腐蚀性能,这主要取决于其化学组成和组织结构。例如,GH4169 镍基变形高温合金含有较高比例的铌,有助于提高其在高温下的抗氧化性能。

3.组织稳定性:高温合金在各种温度下应具有良好的组织稳定性和使用可靠性,通常为单一奥氏体组织。

4.强化机制:高温合金可以通过不同的强化机制提高性能,如固溶强化、沉淀强化等。例如,通过时效处理,从过饱和固溶体中析出第二相(如'、"、碳化物等)来强化合金。

5.加工性能:虽然高温合金是典型的难加工材料,但它们的加工性能对于实现高性能部件至关重要。加工难度可能因材料的微观强化项硬度高、加工硬化程度严重等因素而增加。

6.化学成分:高温合金的化学元素组成对其性能有显著影响,例如GH3625合金具有出色的抗腐蚀能力,这与其化学成分有关。

7.使用温度:不同类型的高温合金有不同的使用温度范围,从600℃到1200℃不等,这取决于合金的具体成分和设计。

8.新型高温合金:随着技术的发展,新型高温合金如粉末高温合金、金属间化合物、ODS合金和高温金属自润材料等正在不断被研究和开发,以满足更高的性能要求。

9.出口管制:值得注意的是,专门设计用于燃气涡轮发动机/燃气轮机的高温合金已被列入出口管制物项,自2024年7月1日起实施。

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