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高高温温合合金金 高温合金概述 高温合金分类和牌号表示法 高温合金的强化概念: 高温合金是指以铁、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。性能特点: ⑴高温合金具有较高的高温强度; ⑵良好的抗氧化和抗热腐蚀性能; ⑶良好的疲劳性能、断裂韧性、塑性。组织特点: 高温合金为单一(奥氏体)基体组织,在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用的可靠性。 1 高温合金概述国外高温合金发展状况 1929 年:英美 Meriea 、 Bedford 和 Pilling 将少量的 Ti和 Al加入到 80Ni-20Cr 电工合金,蠕变显著强化。 1937 年:德 Hans von ohain 涡轮喷气发动机 Heinkel 问世。 1939 年:英研制出 Whittle 涡轮喷气发动机。 1939 年:英 Mond 镍公司(国际镍公司)研制出镍基合金 Nimonic 75,准备用作 Whittle 发动机涡轮叶片,后为 Nimonic 80 取代,其含铝、钛,蠕变性能比 Nimonic 75 高50℃。 1942 年: Nimonic 80 用作涡轮喷气发动机的叶片,成为最早的 Ni 3 (A1 , Ti) 强化的涡轮叶片材料。此后,该公司在合金中加入硼、锆、钴、钼等合金元素,相继开发了 Nimonic80A 、 Nimonic 90等合金,形成 Nimonic 合金系列。 1 高温合金概述 1932 年:美国 Halliwell 开发了含铝、钛的弥散强化型镍基合金 K42B ,用以制造活塞式航空发动机的增压涡轮。 1941 年:美国开始发展航空燃气涡轮。 1942 年: Hastelloy B镍基合金用于 GE 公司的 Bellp-59 喷气发动机及其后的 I-40 喷气发动机。 1944 年:西屋公司的 Yan Kee19A 发动机采用钴基合金 HS 23 精密铸造叶片。 1950 年美国出兵朝鲜,由于钴的资源短缺,镍基合金得到发展并被广泛用作涡轮叶片。美国的 PW 公司、 GE 公司和特殊金属公司分别开发出了 Waspalloy 、 M-252 和 Udmit 500 等合金。并在这些合金发展基础上,形成了 Inconel 、 Mar-M 和 Udmit 等牌号系列。制造工艺对高温合金的发展起着极大的推进作用。二十世纪 40年代~50年代中期: 通过合金成分的调整来提高合金的性能。二十世纪 40 年代: 出现了真空熔炼技术,去除合金中有害杂质和气体,精确控制合金成分,如 Mar-M200 、In100 和B1900 等高性能的铸造高温合金。二十世纪 60年代: 定向凝固、单晶合金、粉末冶金、机械合金化、陶瓷过滤、等温锻造等新型工艺的研究开发。其中定向凝固工艺所起的作用尤为重要,采用定向凝固工艺制出的单晶合金,其使用温度接近合金熔点的 90%,至今,各国先进航空发动机无不采用单晶高温合金涡轮叶片。我国高温合金发展历程 1956 年:正式开始研制生产高温合金,第一种高温合金是 GH3030 , 用作 WP -5火焰筒(歼-5),由抚顺钢厂、鞍山钢铁公司、冶金部钢铁研究总院、航空材料研究所和 410 厂共同试制 1957 年:通过长期试车后投入生产。 1957 年底,继 GH3030 合金之后, WP -5发动机用的 GH4033(DH437B) 、 K412 合金相继试制成功。 1960 年代初:先后研制成功 GH4037 、 GH3039 、 GH3044 、 GH4049 、 GH3128 、 K417 等高温合金 70年代初:高温合金的生产试制和研究已初具规模,通过仿制、消化和发展苏联高温合金为主体的合金及其工艺,质量达到或超过苏联标准和实物水平。我国资源缺镍少钴,铁基高温合金的研制、生产和应用成为六七十年代的主线。至70年代初,研制生产的铁基高温合金牌号达 33个,其中我国独创的达 18种之多。大量应用至今的有 GHll40 、 GH2135 、 GH35A 和 K213 等4种合金。 70年代后:引进欧美发动机 WS-8 、 WS-9 、 WZ-6 、 WZ-8 ,并研制生产 WP -13等发动机,引进和试制了一批欧美体系的高温合金,使我。自行研究和开发了一批新的镍基合金,如 GH4133 、 GH4133B 、 GH3128 、 GHl70 、 K405 、 K423A 、 K419 等。 40多年来: 研究、试制和生产了 100 多种高温合金,总计产量达 6万t左右。生产高温合金的装备:大型真空感应炉、不同容量的电渣炉、 1~ 7t大型真空电弧炉、 200kg 真空电子束炉以及大型快锻、精锻机、