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镍基高温合金的发展趋势 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燃气腐蚀能力的高温合金。 发展过程 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。
镍基变形高温合金(wrought nickel-base superalloy) 以镍为主要基体成分的变形高温合金。它可采用常规的锻、轧和挤压等冷、热变形手段加工成材。镍基变形高温合金在整个高温合金材料领域中占有特殊重要的地位，广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机的热端部件，如工作叶片、导向叶片和燃烧室等。按强化方式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。成分特点 铬在镍基变形高温合金中的主要作用是增加耐蚀能力。20世纪40～50年代发展的镍基变形高温合金中铬含量高达18％～20％，在60年代，为了提高高温强度，将铬含量降低到8％～12％。过度降铬有损抗yang化、耐蚀能力。固溶强化镍基变形高温合金中加入较多的钨、钼、钻等元素。弱时效强化镍基变形高温合金可添加一定量的铝、钛、铌等时效强化元素。在强时效强化镍基变形高温合金中则可以加入多量的铝、钛、铌元素，但其总量不能超过7．5％。也加入硼、铈、镁等晶界强化元素。组织特点 镍基变形高温合金中主要的强化相是γ’(Ni3Al)相，(见高温合金材料的金属问化合物相)，含量达20％～55％左右。另一类强化相是。γ’,(Ni3Nb)相(见高温合金材料的金属问化合物相)，在700℃以下对强度的贡献远大于γ’相，特别显著地提高屈服强度。加工方法 镍基变形高温合金塑性较低，变形抗力大，特别是含γ’相很高的强时效强化镍基变形高温合金，使用普通的热加工手段变形有一定困难，往往需采取一些特殊的加工工艺，如钢锭直接轧制、钢锭包套直接轧制和包套镦饼等新工艺。也采用加镁合金化和弯曲晶界热处理工艺来提高塑性。
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铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。其主要特点是： 1.具有更宽的成分范围由于可不必兼顾其变形加工性能，合金的设计可以集中kao虑优化其使用性能。如对于镍基高温合金，可通过调整成分使γ’含量达60%或更高，从而在高达合金熔点85%的温度下，合金仍能保持优良性能。 2.具有更广阔的应用领域由于铸造方法具有的特殊优点，可根据零件的使用需要，设计、制造出近终形或无余量的具有任意复杂结构和形状的高温合金铸件。根据铸造合金的使用温度，可以分为以下三类：类：在-253～650℃使用的等轴晶铸造高温合金这类合金在很大的范围温度内具有良好的综合性能，特别是在低温下能保持强度和塑性均不下降。如在航空、航天发动机上用量较大的K4169合金，其650℃拉伸强度为1000MPa、屈服强度850MPa、拉伸塑性15%；650℃，620MPa应力下的持久寿命为200小时。已用于制作航空发动机中的扩压器机匣及航天发动机中各种泵用复杂结构件等。第二类：在650～950℃使用的等轴晶铸造高温合金这类合金在高温下有较高的力学性能及抗热腐蚀性能。例如K419合金，950℃时，拉伸强度大于700MPa、拉伸塑性大于6%；950℃，200小时的持久强度极限大于230MPa。这类合金适于用做航空发动机涡轮叶片、导向叶片及整铸涡轮。第三类：在950～1100℃使用的定向凝固柱晶和单晶高温合金这类合金在此温度范围内具有优良的综合性能和抗yang化、抗热腐蚀性能。例如DD402单晶合金，1100℃、130MPa的应力下持久寿命大于100小时。这是国内使用温度的涡轮叶片材料，适用于制作新型高性能发动机的一级涡轮叶片。随着精密铸造工艺技术的不断提高，新的特殊工艺也不断出现。细晶铸造技术、定向凝固技术、复杂薄壁结构件的CA技术等都使铸造高温合金水平大大提高，应用范围不断提高。
