介紹鎳基高溫合金 目錄 4 強(qiáng)化熱處理 3 性能 2 組織結(jié)構(gòu) 1 發(fā)展背景 5 發(fā)展前景 1 發(fā)展背景 隨著航空航天工業(yè)的不斷發(fā)展，高溫合金的開發(fā)和研究越來(lái)越受到重視 我國(guó)高溫合金發(fā)展的三個(gè)階段 一 第一階段 , 從1956 年至20 世紀(jì)70 年代初 第二階段 , 從 20世紀(jì)70 年代中至 90年代中期 第三階段 ,從20 世紀(jì) 90年代中至今 我國(guó)高溫合金的創(chuàng)業(yè)和起步階段 在蘇聯(lián)專家的指導(dǎo)下，提取了第一爐高溫合金 , 開啟了中國(guó)研發(fā)生產(chǎn)的序幕 我國(guó)高溫合金改進(jìn)階段 一些仿歐美型號(hào)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)正在試生產(chǎn)和生產(chǎn) , 引進(jìn)了歐美系統(tǒng)的一系列合金 在我國(guó)高溫合金的新發(fā)展階段，發(fā)布了一批應(yīng)用和開發(fā) 開發(fā)生產(chǎn)了一系列高性能新技術(shù) 高檔次的高 溫合金 王會(huì)陽(yáng)、安云岐、趙兵、倪雅、李萍.鎳基高溫合金材料的研究進(jìn)展.2011年材料導(dǎo)報(bào)，25:482-486 2 組織結(jié)構(gòu) 鎳基高溫合金以鎳為基體（ 含量一般大于50% ） 、 在650～1000℃強(qiáng)度高，抗氧化性好， 耐燃?xì)飧g的高溫合金 鎳基高溫合金相的組成 二 鎳基高溫合金的鑄態(tài)組織由基體組成γ相，主要強(qiáng)化相，γ ’(Ni3A1)及枝晶間γ／γ 由共晶相和碳化物(硼化物)組成。 （1） γ 基體：通常含有更多的固溶元素(CoCrMoW)鎳基奧氏體相，面心立方結(jié)構(gòu)的連續(xù)分布。 （1） γ 基體：通常含有更多的固溶元素(CoCrMoW)鎳基奧氏體相，面心立方結(jié)構(gòu)的連續(xù)分布。 （2）γ 相是一種以Ni3Al以金屬間化合物為基體，與基體一樣是面心立方結(jié)構(gòu)，兩相點(diǎn)陣常數(shù)差異很小， γ ’相總是在γ基體上共格沉淀。 γ 相是鎳基高溫合金中最重要的強(qiáng)化相。 （3）γ／γ共晶相：對(duì)Al、Ti鑄造高溫合金含量高，會(huì)產(chǎn)生原因γ和γ共晶產(chǎn)生。 (4)碳化物相高溫合金中可能出現(xiàn)的碳化物類型有MC、M6C和M23C6.碳化物在鎳基高溫合金的強(qiáng)化中起著重要作用。 合金微觀形貌 郭建亭.高溫合金材料學(xué)(上冊(cè)).2008年科學(xué)出版社 相的形貌 二 γ 相晶體結(jié)構(gòu) 冷卻后產(chǎn)生γ 和γ 相微組織形態(tài) 碳化物沉淀形式 鑄造高溫合金冷卻后產(chǎn)生共晶微組織形狀 郭建亭.高溫合金材料學(xué)(上冊(cè)).2008年科學(xué)出版社 合金元素 二 鎳基高溫合金通常含有十多種合金元素，分類如下： 形成基體的元素：Ni，Co，Cr，Mo，W，Nb，Ta，Ti，AI，C，B，Zr 形成γ 相的元素：Nb，Ta，Ti，Al 晶界強(qiáng)化元素：C，B，zr 形成碳化物的元素：Cr， 形成穩(wěn)定氧化膜的元素：MO，W，Nb，Ta，Ti,Cr，Al 合金元素的作用 二 1.鎳 鎳是基體元素，F(xiàn)CC結(jié)構(gòu)，從室溫到高溫素異構(gòu)。 3.鉻 大約十分之一的鉻含量會(huì)進(jìn)入γ‘相，形成少量碳化物，其余大部分溶解γ固溶體。 3.鉻 大約十分之一的鉻含量會(huì)進(jìn)入γ‘相，形成少量碳化物，其余大部分溶解γ固溶體。 2.鈷 鈷密排六方（HCP）同素異構(gòu)從室溫變?yōu)楦邷豀CP結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?chǔ)肍CC結(jié)構(gòu)。 3.鎢和鉬 鎢溶解于γ基體和γ鉬主要溶解在各占一半γ基體中 鎳含量對(duì)鎳基合金持久壽命的影響 鈷含量對(duì)合金蠕變率和蠕變斷裂壽命的影響 鉬含量對(duì)合金屈服強(qiáng)度的影響 鉻含量對(duì)合金氧化率的影響 3 性能 鎳基高溫合金一般為600℃在承受一定應(yīng)力的條件下工作，不僅具有良好的高溫抗氧化性和耐腐蝕性，它具有高溫強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度，以及良好的抗疲勞性 鎳基高溫合金的特殊性能 三 鎳基合金因其最佳的抗高溫蠕變能力，廣泛應(yīng)用于各種高溫環(huán)境中。 鎳基合金在室溫下具有較高的拉伸強(qiáng)度， 并且具有良好的延展性，這一趨勢(shì)可以保持至高達(dá)850℃ 高溫下高溫合金的疲勞壽命主要受溫度、應(yīng)變持續(xù)時(shí)間和負(fù)載波形參數(shù)的影響 鎳基合金還原腐蝕環(huán)境強(qiáng)，混合酸環(huán)境復(fù)雜，含鹵素離子的溶液耐腐蝕性好。 高溫強(qiáng)度 耐腐蝕性 蠕變強(qiáng)度 疲勞性能 具體體現(xiàn)性能 三 不同合金的抗蠕變性能比較圖 鎳基高溫合金的性能曲線 具體體現(xiàn)性能 三 K 445合金的最高循環(huán)溫度為850℃ 熱循環(huán)200次后的熱疲勞裂紋形狀 不同合金在HCl耐腐蝕數(shù)據(jù) 4 熱處理 鎳基高溫合金的強(qiáng)化可分為固溶強(qiáng)化， 晶界強(qiáng)化，二相強(qiáng)化 強(qiáng)化原理 四 晶界強(qiáng)化 晶體結(jié)構(gòu)不規(guī)則，原子排列混亂，晶體缺陷多種多樣。由于晶界不參與變形，可防止晶內(nèi)滑動(dòng)，因此在室溫快速變形下，有利于合金的強(qiáng)化。由于晶界不參與變形，可防止晶內(nèi)滑動(dòng)，因此在室溫快速變形下，有利于合金的強(qiáng)化。 第二相強(qiáng)化 (1)彈性應(yīng)力場(chǎng)的作用 (2)位錯(cuò)切割第二相質(zhì)點(diǎn) (3)位錯(cuò)第二相質(zhì)點(diǎn)的位置Orowan機(jī)制 (4)在高溫蠕變條件下，位錯(cuò)可通過交滑或攀爬穿過第二相。 固溶強(qiáng)化 在奧氏體基體中固溶合金元素，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化