西安1.4501力學(xué)性能
高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長期工作的一類金屬材料，具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，良好的抗yang化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能，又被稱為“超合金，”主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域和能源領(lǐng)域。
基于上述性能特點(diǎn)，且高溫合金的合金化程度較高，又被稱為“超合金”，是廣泛應(yīng)用于航空、航天、石油、化工、艦船的一種重要材料。按基體元素來分，高溫合金又分為鐵基、鎳基、鈷基等高溫合金。鐵基高溫合金使用溫度一般只能達(dá)到750~780℃，對于在更高溫度下使用的耐熱部件，則采用鎳基和難熔金屬為基的合金。 鎳基高溫合金在整個(gè)高溫合金領(lǐng)域占有特殊重要的地位，它廣泛地用來制造航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、各種工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)熱端部件。
鑄造冶金工藝
目前各種先進(jìn)鑄件制造技術(shù)和加工設(shè)備在不斷開發(fā)和完善，如熱控凝固、細(xì)晶工藝、激光成形修復(fù)技術(shù)、耐磨鑄件鑄造技術(shù)等，原有技術(shù)水平不斷提高完善從而提高各種高溫合金鑄件產(chǎn)品的質(zhì)量一致性和可靠性。不含或少含鋁、鈦的高溫合金，一般采用電弧爐或非真空感應(yīng)爐冶煉。含鋁、鈦高的高溫合金如在大氣中熔煉時(shí)，元素?zé)龘p不易控制，氣體和夾雜物進(jìn)入較多，所以應(yīng)采用真空冶煉。為了進(jìn)一步降低夾雜物的含量，改善夾雜物的分布狀態(tài)和鑄錠的結(jié)晶組織，可采用冶煉和二次重熔相結(jié)合的雙聯(lián)工藝。冶煉的主要手段有電弧爐、真空感應(yīng)爐和非真空感應(yīng)爐；重熔的主要手段有真空自耗爐和電渣爐。固溶強(qiáng)化型合金和含鋁、鈦低（鋁和鈦的總量約小于4.5%）的合金錠可采用鍛造開坯；含鋁、鈦高的
合金一般要采用擠壓或軋制開坯，然后熱軋成材，有些產(chǎn)品需進(jìn)一步冷軋或冷拔。直徑較大的合金錠或餅材需用水壓機(jī)或快鍛液壓機(jī)鍛造。
結(jié)晶冶金工藝
為了減少或消除鑄造合金中垂直于應(yīng)力軸的晶界和減少或消除疏松，近年來又發(fā)展出定向結(jié)晶工藝。這種工藝是在合金凝固過程中使晶粒沿一個(gè)結(jié)晶方向生長，以得到無橫向晶界的平行柱狀晶。實(shí)現(xiàn)定向結(jié)晶的首要工藝條件是在液相線和固相線之間建立并保持足夠大的軸向溫度梯度和良好的軸向散熱條件。此外，為了消除全部晶界，還需研究單晶葉片的制造工藝。
鎳基鑄造高溫合金以鎳為主要成分的鑄造高溫合金。隨著使用溫度和強(qiáng)度的提高，高溫合金合金化(見高溫合金強(qiáng)化)程度越來越高，熱加工成形越來越困難，必須采用鑄造工藝進(jìn)行生產(chǎn)。另外，采用冷卻技術(shù)的空心葉片的內(nèi)部復(fù)雜型腔，只能采用精密鑄造工藝才能生產(chǎn)。這樣，鎳基變形高溫合金就轉(zhuǎn)變?yōu)殒嚮T造高溫合金。
添加元素 鎳基鑄造高溫合金以γ相為基體，添加鋁、鈦、鈮、鉭等形成γ’相(見高溫合金材料的金屬間化合物相)進(jìn)行強(qiáng)化，γ’相數(shù)量較多，有的合金高達(dá)60%；加入鈷能提高γ’相的溶解溫度，從而提高了合金的使用溫度；鉬、鎢、鉻具有強(qiáng)化固溶體的作用，鉻、鉬、鉭還能形成一系列對晶界有強(qiáng)化作用的碳化物；鋁和鉻有助于抗yang化能力，但鉻降低γ’相的溶解溫度和高溫強(qiáng)度，因此應(yīng)使鉻含量低些；加鉿改善合金的中溫塑性和強(qiáng)度；為了強(qiáng)化晶界，添加適量硼、鋯等元素。工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)使用的燃料中含硫、釩較高，長期工作時(shí)對合金產(chǎn)生嚴(yán)重的熱腐蝕。如果燃?xì)廨啓C(jī)使用在艦船上，海洋氣氛中的鈉鹽會(huì)加速硫化腐蝕。因此，采取適當(dāng)提高鉻含量和鈦、鋁的比例以及難熔金屬元素的含量，研制出了一系列既能保持高蠕變強(qiáng)度又能增進(jìn)耐熱腐蝕抗力的合金，如美國的IN738、IN792、Rene’80、MarM432和中國的K4537等。表中列出了一些國家典型的鎳基鑄造高溫合金。
應(yīng)用 鎳基鑄造高溫合金用于飛機(jī)、船舶、工業(yè)和車輛用燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)鍵的高溫部件，如渦輪葉片、導(dǎo)向葉片和整體渦輪等。
缺點(diǎn)及克服方法 鎳基鑄造高溫合金也存在一些缺點(diǎn)，如疲勞性能稍差、塑性較低、組織穩(wěn)定性有所下降；由于存在疏松，性能波動(dòng)較大。為了減輕這些缺點(diǎn)，1968年美國首先研制了高硼低碳鎳基鑄造高溫合金。在鎳基鑄造高溫合金其他元素不變的情況下，僅將硼含量提高10～20倍，碳含量下降到0．01%～0．03%，而使合金的強(qiáng)度和塑性提高、疏松減少，提高了組織長期穩(wěn)定性等。這類合金已在美國獲得實(shí)際應(yīng)用。
鑄造高溫合金的主要應(yīng)用
由于鑄造高溫合金具備了良好的綜合性能，通常用作航空發(fā)動(dòng)機(jī)、航天發(fā)動(dòng)機(jī)以及工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的各種高溫零部件，是國防和經(jīng)濟(jì)建設(shè)中不可缺少的重要材料。目前，鑄造高溫合金產(chǎn)品主要包括高溫合金母合金、先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)部件和燃?xì)廨啓C(jī)（煙氣輪機(jī)）葉片等高溫合金精密鑄件產(chǎn)品。
?航空航天用高溫合金
在航空航天方面，鑄造高溫合金主要應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端關(guān)鍵部件，如渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、燃燒室及整體鑄造導(dǎo)向器和整體渦輪等。
導(dǎo)向葉片用材料：K32、K14、K38、K3、K5、K17、DK5、DK3、K19、K002、K20等。
渦輪工作葉片用材料：包括K17、K19等。
部分合金牌號及適用范圍歸納。
典型鑄造高溫合金牌號及用途
合金牌號 主要用途 相當(dāng)于國外合金牌號
K13 用于750℃以下長期使用的增壓渦輪 ЖC-3相近
K32 可用作750℃以下長期工作燃?xì)廨啓C(jī)導(dǎo)向葉片等
K11 用作800℃以下以下渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向器葉片材料 BAT-45Y
K136 用于制作650℃以下工作大型航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪pan
K3 用于制作溫度950℃以下燃?xì)鉁u輪工作葉片 ЖC-6K，IN100相近
K5 用作900~950℃燃?xì)鉁u輪工作葉片 B-1900
K17G 用于900℃長期工作燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子葉片 Rene100
DK5 用作980℃以下航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、導(dǎo)向葉片
DK3 用于980~1000℃以下航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、導(dǎo)向葉片
K19 用于850~1000℃工作的渦輪葉片和1000℃工作的導(dǎo)向葉片 性能與Ford，TRW-VIA相近
K002 用于800~1040燃?xì)鉁u輪工作葉片，也可用作整鑄渦輪 MAR-M002
公司專業(yè)生產(chǎn)各種牌號、規(guī)格的特種鋼產(chǎn)品，年產(chǎn)量10000余噸。主要設(shè)備：非真空冶煉爐、真空冶煉爐、美國進(jìn)口AOD精煉爐；采用美國CT公司全數(shù)字控制驅(qū)動(dòng)、日本歐姆龍PC控制的高精度可逆式AGC冷軋機(jī)組；高精度縱剪機(jī)組和多條連續(xù)光亮退火爐等。主要產(chǎn)品分三大類：1、化工設(shè)備制造用材，作為重要的耐蝕結(jié)構(gòu)材料，以材質(zhì)保證、品種齊全之優(yōu)勢，在化工塔器、化工填料制造用材業(yè)享有極高的聲譽(yù)；2、精密合金、金屬電子材料（復(fù)合熱敏雙金屬和彩色顯像管用橫拼雙金屬組元合金）3、焊接堆焊用材，作為耐蝕、極耐蝕材料，配合焊劑，堆焊于罐體、容器、塔器內(nèi)壁，提高防腐蝕能力。