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本文導讀目錄：

1、高溫合金簡述全解.ppt

2、K444鑄造鎳基高溫合金的高溫氧化行為

3、高溫合金鎳鉻合金管

高溫合金簡述全解.ppt

　　鎳基高溫合金1.高溫合金簡介高溫合金是指能在600℃-1200℃高溫下仍能保持設計要求正常工作的金屬材料，它在高溫下具有抗氧化、抗腐蝕、抗蠕變和良好的疲勞特性。

　　高溫合金特點：耐高溫具有較高的強度具有良好的疲勞性質具有較高的斷裂韌度具有良好的組織穩定性具有較強的抗氧化抗熱腐蝕性能具有可靠的使用性能高溫合金分類：變形高溫合金按制造工藝鑄造高溫合金粉末冶金鐵基高溫合金按合金主要元素鎳基高溫合金鈷基高溫合金固溶強化按強化方式時效強化氧化物彌散強化晶界強化鎳基高溫合金優點：成本低，可用于一些使用溫度較低的航空航天發動機和工業燃氣機的渦輪盤、導向葉片，以及一些承力件和緊固件。

　　缺點：組織不夠穩定；抗氧化性差；工作溫度較低鐵基高溫合金優點：可溶解較多的元素，具有良好的組織穩定性、高溫強度和抗腐蝕性，工作溫度較高。

　　缺點：疲勞性能稍差，塑性較低鈷基高溫合金優點：較高溫度下仍具有高強度和抗熱疲勞性能缺點：中低溫工作性能不如前兩種高溫合金2.鎳基高溫合金圖2.1為20世紀40年代后的鎳基高溫合金及其工藝的發展過程[1]。

　　Fig.2.1DevelopmentofNi-basesuperalloys鎳基高溫合金的基本組織類型有：奧氏體基體（高度合金化固溶體）；彌散分布于基體中的碳化物或金屬間化合物相，如′相[Ni3（Al,Ti）]和"相（NiNb，NiTa）；或高熔點穩定化合物質點（由粉末冶金或機械合金化方法制得）[2]。

　　圖2.2為GH4169的金相顯微組織結構圖。

　　Fig.2.2MicrostructureofsuperalloyGH4169鎳元素具有獨特的原子結構和穩定的晶體結構，其晶體結構從室溫至熔點的溫度區間內始終保持面心立方結構不變，同時，許多合金元素都可以固溶到鎳基材料中進行充分的合金化，因此鎳具有作為高溫合金基體元素的優越屬性，同時鎳基高溫合金中可以析出L12結構′相，這是鎳基高溫合金中最有效的強化方式，使得鎳基高溫合金具有優良的綜合性能。

　　在整個高溫合金領域中，鎳基高溫合金占有重要的地位。

　　與鐵基和鈷基高溫合金相比，鎳基高溫合金具有更高的高溫強度和組織穩定性，被廣泛應用于航空發動機和工業燃氣輪機的熱端部件材料。

　　在目前的先進發動機上，鎳基高溫合金的使用量已占發動機總重量的一半以上[3]。

　　鎳基高溫合金的可加工性取決于決定合金耐熱強度的化學元素。

　　組成鎳基合金基體成分之一的鎳，并不影響可加工性。

　　鎳基高溫合金中的硼和鈰起強化晶界的作用，帶來了加工性的變壞。

　　鈦和鋁會和鎳元素形成金屬'相－Ni3（Al、Ti），鈦和鋁的含量增加導致'強化相的增加，合金中金屬間'相的增加提高了合金塑性變形時的抗剪切強度及金屬加工過程中的切削溫度。

　　此外，合金中'相的增加也增加了粘附抗剪切強度和合金的抗磨蝕作用[4]，從而降低了鎳基高溫合金的切削性能。

　　3.單晶高溫合金普通鑄造多晶高溫合金中和應力軸垂直的晶界是高溫變形的薄弱環節，裂紋極易在此萌生并成為裂紋擴展的通道。

　　如果晶界與應力主軸方向平行，高溫下作用在晶界上的應力將會最小，從而抑制裂紋形核增加蠕變持久壽命。

　　在這種思路下，逐漸研究出具有優異的中、高溫蠕變持久強度和塑性，而且具有優異熱疲勞性能的單晶高溫合金。

　　單晶高溫合金的高強度是多種強化機制和多種元素共同作用的結果。

　　單晶高溫合金的成分特點：C,B,Hf從“完全去除”轉為“限量使用”。

　　微量(0.1%)的Hf可以提高涂層壽命和抗氧化/腐蝕性能。

　　C元素具有凈化合金溶液，對抗腐蝕性能也有好處。

　　難熔元素(Ta,Re,W,Mo)的加入總量增加Ta增加/'錯配度、強化'相和提高其高溫穩定性。

　　Ta元素的加入使的合金的壞境性能、涂層性能、鑄造性能和組織穩定性都得到改善[5]Re在基體中形成Re原子團，阻礙位錯運動，降低合金元素擴散速率，阻止'相粗化，并提高/'錯配度。

　　Cr含量降低Cr元素對合金的抗熱腐蝕性能具有非常重要的影響；Cr含量降低，就允許加入更多其它的有助于提高合金性能的元素，而且仍能保持組織的穩定，對合金性能的提高極為有利。

　　Co的作用固溶強化和增加'相數量，同時改善合金的塑形以及熱。

K444鑄造鎳基高溫合金的高溫氧化行為

　　在工程應用過程中，高溫下使用的金屬材料最基本的要求是合金要具有優異的高溫力學功能及足夠好的抗高溫腐蝕功能.國內外許多學者的研討表明，高溫合金的抗氧化功能依賴于其表面形成一層成長緩慢又能保持完好的氧化膜。

　　高溫合金在工作過程中，由于基體與氧化膜的膨脹系數不同、氧化膜的厚度不均勻或內應力過大。

　　試驗所用資料為K444鐐基鑄造高溫合金，其化學成分為：e(C)0.085%；切(Cr)15.28%;w(Co)10.48%;w(W)5.13%;w(Mo)2.08%;w(Al)3.10%;緋(Ti)4.40%；w(Nb)0.19%；w(Hf)0.31%；w(Ni)為余量.將處理好的K444合金線切割成30mmx10mmxl.5mm的標準試樣,在試樣端部線切割加工成一個直徑為1mm的懸掛孔.樣品經800和1000金相砂紙打磨，無水乙醇清洗后備用。

　　恒溫氧化試驗依據GB/T13303《鋼的抗氧化功能測驗方法進行，釆用石英專用掛具將樣品懸掛于到達試驗溫度的電爐內，選用3個樣品進行平行試驗.試驗前后丈量樣品的幾許尺寸和質量，核算樣品的表面積.氧化試驗在高溫電爐(控溫精度在5C)中進行，試驗氣氛為空氣，試驗溫度分別為800、850累積氧化時刻100I】，用精度為0.01mg電子夭平丈量樣品質量變化，試驗值為3個樣品的平均值。

　　使用PhilipsPW3710X舟j線衍射儀剖析高溫氧化樣品外表氧化膜相結構，其衍射條件為Cu、衍射，衍射束鐐濾光器單色化，電壓為40kv,電流為35mA，掃描速度為1.5。

　　illqnnN刑厶1描由倦乃紺譜何剖析W住瞞志樣品外表氧化膜的導電性，樣品外表選用噴紺處理.為防止高溫氧化樣品在制備截面樣品時外表氧化膜在磨制過程中脫落，樣品在制樣鑲嵌前經化學鍍鐐處理，其鍍裸層厚度約為1。

　　將K444合金2個溫度下氧化增重的平方與氧化時刻作圖，可獲得合金在800.850無2個實驗溫度下的氧化動力學平方曲絞(見圖2).由圖2可見,2個溫度下合金統化動力學平方曲線為具有轉折點的2條直線，其轉折點均為20h,說明在本實驗條件下K444合金氧化動力學遵從拋物線規則，且氧化區間內存在2個拋物線速率常數，表明在該實驗溫度下不同的氣化階段氧化膜形成機制發生了轉變。

　　由式（1）可得出轉折點前后的拋物線速率常數.表1為K444合金高溫氧化動力學氧化速率常數由表1能夠看出，隨者氧化時刻的延長,合金抗氧化才能均有所下降.數據剖析顯現，在恒定100h蝕化時刻條件下，K444合金隨氣化溫度的增加，其抗氧化才能有所下降，說明高溫合金使用溫度的進步對合金的抗氧化才能有明顯的影響.從2個實驗溫度氧化動力學拋物線轉折前后的速率常數差能夠看出，在實驗溫度范圍內，K444合金抗氧化才能未隨溫度的升高而產生顯著的變化,合金均屬于完全抗氧化級。

　　圖4為K444合金恒溫氧化100h后軾化膜外表組織形貌及其平均成分合金在2個試驗溫度下構成的氧化膜外表相對細密平整。

高溫合金鎳鉻合金管

　　坡莫合金1J85440C不銹鋼鐵鎳合金1J50膨脹合金KOVAR鎂合金AZ31BAZ91D因瓦合金INVAR36鈹銅,鉻銅,磷銅鎳鐵合金FENI42耐蝕合金MONEL400耐熱不銹鋼精密合金4J294J36incoloy合金825inconel合金718625哈氏合金C276膨脹合金軟磁合金1J791J117合金鋼彈性合金3J21ELGILOY鎳鉻合金CR20NI80軟磁合金1J85。

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