【金属材料】高温合金做工精细

上海秉争实业有限公司是一家集研发、加工、销售、生产制造为一体的综合性高新技术企业。秉争实业立足于本土品牌，常年与宝钢、太钢等龙头企业合作，同时运用企业自身化优势，携手欧洲OUTOKUMPU(奥托昆普)、ESTA(阿威斯塔）、美国哈氏合金、美国C、美国冶联ATI、德国蒂森克虏伯VDM、Mannex、德镍、瑞典山特维克、冶金、新日铁、神户制钢、住友金属、大同特殊钢、山阳制钢、JFE钢铁、日金工、法国奥博杜瓦、美国熔炉斯伯、美国斯穆集团等知名品牌为国内各大加工制造企业提供高性能金属材料。秉争实业旗下聚了不锈钢、特殊钢、铜铝合金、钛镍合金、石墨五大核心事业部门，致力于、制造、工程、化学处理、电力能源、飞机制造、汽车制造、电子电器、家用电器、工业电器、食品机械、石油化工等诸多行业的原材供应。

所有产品按GB/T  美国ASTM/AE、德国DIN、JIS等供应，并可根据客户提供的技术要求供货，可品形态：板、带、管、棒、锻件、线、丝、饼、环、箔、管件、法兰、件和焊材等

上海秉争实业  再说镍基高温合号之前，我们先来了解下镍基高温合金的种类、特点和用途：见下表
种类 表示 小分类 特点 用途
镍基变形高温合金 镍基变形高温合金以汉语拼音字母“GH” 加序号表示，如GH36、GH49、GH141等。 按强化可分为固溶强化镍基变形高温合金，弱时效强化镍基变形高温合金和强时效强化镍基变形高温合金3类。 镍基变形高温合金可采用常规的锻、轧和等冷、热变形手段加工成材。 镍基变形高温合金广泛地用来制造喷气发动机、各种工业燃气轮机的热端部件，如工作叶片，导向叶片、涡和室等。
镍基铸造高温合金 以“K”加序号表示，如K1、K2等。 — 

（1）疲劳性能稍差、塑性较低、使用中组织性有所下降；
（2）存在疏松，性能波动较大。
为了减轻这些缺点，1968年在美国首先研制了高硼低碳镍基铸造高温合金。在镍基铸造高温合金其他元素不变的情况下，将硼含量10～20倍，碳含量下降到0.01%～0.03%，而使合金的强度和塑性、疏松，了组织长期性等。这类合金已在美国实际应用。 镍基铸造高温合金用于飞机、船舶、工业和车辆用燃气轮机的关键的高温部件，如涡轮机叶片、导向叶片和整体涡轮等。

镍基高温合金指的是以镍为基体(含量一般大于50%) 在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。镍基高温合金(以下简称镍基合金)是30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。
镍基合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基合金大都是变形合金。50年代后期，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内，镍基合金的工作温度从 700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。镍基高温合金的发展趋势见图1。

涡 是航空发动机上一个十分重要的关键零件。涡 工作温度虽然比叶片低，但工作环境异常复杂，且在轮心、轮缘、榫齿、槽底和腹板等各部位所受应力、温度、介质作用程度都不同。因此，对涡 材料性能提出如下典型要求：高的屈服强度；足够的塑性储备；足够的蠕变、持久强度和塑性；高的疲劳强度和低周疲劳性能；良好的耐腐蚀性、组织稳定性与可加工性。一句话，材料的综合性能要好。
涡 用材料大部分是沉淀强化的铁基或镍基变形高温合金，一些盘件开始采用粉末高温合金制备，但是从制备工序、成本等角度考虑，粉末高温合金涡 无法替代变形高温合金涡 。 [1]

航空发动机用的机匣、转子封严环和蜂窝环零件国内外较多地采用低膨胀高温合金制备。低膨胀合金是发动机实现间隙控制技术，减少燃气损失和提高热效率不可替代的功能结构材料。低膨胀高温合金的特点是综合性能好、强度较高、膨胀系数低、弹性模量几乎恒定，在约380℃(居里点)以下至室温，合金热膨胀系数几乎为常量。因此，采用低膨胀高温合金制备的压气机匣在飞机巡航飞行时，有利于间隙的封严，提高压气效率，加大推力。我国研制的低膨胀高温合金主要有GH2907、GH2909、GH4783等。我国新研制的GH4783是一种抗氧化新型低膨胀高温合金，膨胀系数比GH4169合金低20%，密度比GH4169低20%，只有7.789/cm3，工作温度可达750℃。对应的美国牌号的Inconel783合金已被用作F-22战斗机用发动机F119-PW的各种环形件。

我国应用的板材变形合金主要有20多个牌号。它们的共同特点是塑性好，具有中等强度，焊接性能优异，还有较好的抗氧化和抗腐蚀性能。主要用于制作发动机动力装置的燃烧室、加力燃烧室、飞机机尾罩、导流罩、衬筒和军用卫星毛细管等。航空发动机燃烧室零件大多采用固溶强化合金制造。近期，发动机生产中为了减轻结构重量，采用时效强化的板材合金来制造燃烧室零件，取得了良好效果。采用时效强化的变形高温合金制造加力燃烧室壳体，可大幅度减轻发动机重量，但其成形和焊接比固溶强化合金要困难。
此外，在航空发动机中，变形高温合金还用于制备涡轮轴、涡轮叶片等。随着先进航空发动机推重比的进一步提高，燃烧室入口温度和出口温度大幅提高，必须采用耐更高温度的新合金材料。需求牵引。因此，变形高温合金必须加大研究力度，进一步提高性能，满足我国先进航空发动机的研制需要。 [1]
发展前景编辑
变形高温合金不但是我国生产和研制新型航空发动机需要的重要材料，而且在舰船制造、工业燃气轮机、航天飞行器、火箭发动机、核反应堆和化学工业等领域应用广泛，是一种十分重要的高温材料。当前，变形高温合金总体上向承温更高、精密成形和低成本方向发展。通过不断挖掘合金潜力，采用新技术、新工艺，可大幅提高变形高温合金材料的质量和性能，满足我国先进航空发动机的需求。须加大研究力度，进一步提高性能，满足我国先进航空发动机的研制需要。 [2]