鎳基鑄造高溫合金的特點和應(yīng)用

時間：2022/3/14閱讀：1691

鎳基鑄造高溫合金以鎳為主要成分的鑄造高溫合金。隨著使用溫度和強度的提高,，高溫合金合金化(見高溫合金強化)程度越來越高,，熱加工成形越來越困難，必須采用鑄造工藝進行生產(chǎn),。另外,，采用冷卻技術(shù)的空心葉片的內(nèi)部復(fù)雜型腔，只能采用精密鑄造工藝才能生產(chǎn),。這樣,，鎳基變形高溫合金就轉(zhuǎn)變?yōu)殒嚮T造高溫合金。
添加元素鎳基鑄造高溫合金以γ相為基體,，添加鋁,、鈦、鈮,、鉭等形成γ’相(見高溫合金材料的金屬間化合物相)進行強化,，γ’相數(shù)量較多，有的合金高達60%,；加入鈷能提高γ’相的溶解溫度,，從而提高了合金的使用溫度；鉬,、鎢,、鉻具有強化固溶體的作用,，鉻、鉬,、鉭還能形成一系列對晶界有強化作用的碳化物,；鋁和鉻有助于抗氧化能力，但鉻降低γ’相的溶解溫度和高溫強度,，因此應(yīng)使鉻含量低些,；加鉿改善合金的中溫塑性和強度；為了強化晶界,，添加適量硼,、鋯等元素。工業(yè)燃氣輪機使用的燃料中含硫,、釩較高,，長期工作時對合金產(chǎn)生嚴重的熱腐蝕。如果燃氣輪機使用在艦船上,，海洋氣氛中的鈉鹽會加速硫化腐蝕,。因此，采取適當提高鉻含量和鈦,、鋁的比例以及難熔金屬元素的含量,，研制出了一系列既能保持高蠕變強度又能增進耐熱腐蝕抗力的合金，如美國的IN738,、IN792,、Rene’80、MarM432和中國的K4537等,。表中列出了一些國家典型的鎳基鑄造高溫合金,。應(yīng)用鎳基鑄造高溫合金用于飛機、船舶,、工業(yè)和車輛用燃氣輪機關(guān)鍵的高溫部件,，如渦輪葉片,、導(dǎo)向葉片和整體渦輪等,。

簡介

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鎳基鑄造高溫合金是指以鎳為主要成分的鑄造。隨著使用溫度和強度的提高,，高溫合金合金化(見高溫合金強化)程度越來越高,，熱加工成形越來越困難，必須采用鑄造工藝進行生產(chǎn),。另外,，采用冷卻技術(shù)的空心葉片的內(nèi)部復(fù)雜型腔，只能采用精密鑄造工藝才能生產(chǎn),。這樣,，就轉(zhuǎn)變?yōu)殒嚮T造高溫合金 [1] ,。

添加元素

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鎳基鑄造高溫合金以γ相為基體，添加鋁,、鈦,、鈮、鉭等形成γ’相(見高溫合金材料的金屬間化合物相)進行強化,，γ’相數(shù)量較多,，有的合金高達60%；加入鈷能提高γ’相的溶解溫度,，從而提高了合金的使用溫度,；鉬、鎢,、鉻具有強化固溶體的作用,，鉻、鉬,、鉭還能形成一系列對晶界有強化作用的碳化物,；鋁和鉻有助于抗氧化能力，但鉻降低γ’相的溶解溫度和高溫強度,，因此應(yīng)使鉻含量低些,；加鉿改善合金的中溫塑性和強度；為了強化晶界,，添加適量硼,、鋯等元素。

工業(yè)燃氣輪機使用的燃料中含硫,、釩較高,，長期工作時對合金產(chǎn)生嚴重的熱腐蝕。如果燃氣輪機使用在艦船上,，海洋氣氛中的鈉鹽會加速硫化腐蝕,。因此，采取適當提高鉻含量和鈦,、鋁的比例以及難熔金屬元素的含量,，研制出了一系列既能保持高蠕變強度又能增進耐熱腐蝕抗力的合金，如美國的IN738,、IN792,、Rene’80、MarM432和中國的K4537等 [2] ,。

分類

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按腐蝕性能分抗熱腐蝕與非抗熱腐蝕合金兩種,。前者的鉻含量為12-16% ，后者的鉻含量約9%,，廣泛用來制造航空噴氣發(fā)動機,，各種工業(yè)搬氣輪機的最熱端部件,，如渦輪葉片、導(dǎo)向葉片,、增壓器等 [2] ,。

特點

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在700-1000℃之間，斷裂強度比鈷基和鐵基鑄造高溫合金或鎳基變形合金有明顯*性 [3] ,。

缺點及克服方法

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鎳基鑄造高溫合金也存在一些缺點,，如疲勞性能稍差、塑性較低,、組織穩(wěn)定性有所下降,；由于存在疏松，性能波動較大,。為了減輕這些缺點,，1968年美國首先研制了高硼低碳鎳基鑄造高溫合金。在鎳基鑄造高溫合金其他元素不變的情況下,，僅將硼含量提高10～20倍,，碳含量下降到0.01%～0.03%，而使合金的強度和塑性提高,、疏松減少,，提高了組織長期穩(wěn)定性等。這類合金已在美國獲得實際應(yīng)用 [4] ,。