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哈氏合金(Hastelloy alloy)
一、引言
哈氏合金是鎳基合金的一種，目前主要分為B、C、G三個系列，它主要用于鐵基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不銹鋼、非金屬材料等無法使用的強腐蝕性介質場合，在國外已廣泛應用于石油、化工、環保等諸多領域。其牌號和典型使用場合如下表所示。
為改善哈氏合金的耐蝕性能和冷、熱加工性能，哈氏合金先后進行了三次重大改進， 其發展過程如下：
B系列 ：B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
C系列 ：C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
G系列 ：G → G-3（00Cr22Ni48Mo7Cu） → G-30(00Cr30Ni48Mo7Cu)
目前使用廣泛的是第二代材料N10665(B-2)、N10276(C-276)、N06022(C-22)、N06455(C-4)和N06985(G-3)。第三代材料N10675(B-3)、N10629(B-4)、N06059(C-59)處于推廣階段。由于冶金技術的進步，近年來出現了多個牌號的含~6%Mo的所謂“超級不銹鋼”，替代了G系列合金，使得G系列合金的生產和使用迅速下降。
三、力學性能
哈氏合金的力學性能非常突出，它具有高強度、高韌性的特點，所以在機加工方面有一定的難度，而且其應變硬化傾向極強，當變形率達到15%時，約為18-8不銹鋼的兩倍。哈氏合金還存在中溫敏化區，其敏化傾向隨變形率的增加而增大。當溫度較高時，哈氏合金易吸收有害元素使它的力學性能和耐腐蝕性能下降。
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中國高溫合金及鑄造高溫合號: GH1015 GH1016 GH1035 GH1040 GH1131 GH1139 GH1140 GH2035A GH2036 GH2038 GH2130 GH2132 GH15GH16 GH35 GH40 GH131 GH139 GH140 GH35A GH36 GH38A GH130 GH132 GH2135 GH2150 GH2302 GH2696GH2706 GH2747 GH2761 GH2901 GH2903 GH2907 GH2909 GH2984 GH3007 GH3030 GH3039 GH3044 GH3128GH3170 GH3536 GH3600 GH135 GH150 GH302 GH696 GH706 GH747 GH761 GH901 GH903 GH907 GH909 GH984GH5K GH30 GH44 GH128 GH170 GH536 GH600 GH3625 GH3652 GH4033 GH4037 GH4049 GH4080A GH4090 GH4093 GH4098 GH4099 GH4105 GH4133 GH4133B GH4141 GH4145 GH4163 GH4169 GH4199 GH4202 GH4220GH625 GH652 GH33 GH37 GH49 GH80A GH90 GH93 GH98 GH99 GH105 GH33A GH4133B GH141 GH145 GH163GH169 GH199 GH202 GH220 GH4413 GH4500 GH4586 GH4648 GH4698 GH4708 GH4710 GH4738 GH4742 GH5188GH5605 GH5941 GH6159 GH6783 GH413 GH500 GH586 GH648 GH698 GH708 GH710 GH738 GH684 GH742 GH188 GH605 GH941 GH159 GH783 K211 K213 K214 K401 K402 K403 K405 K406 K406C K407 K408 K409 K412 K417K417G K417L K418 K418B K419 K419H K11 K13 K14 K1 K2 K3 K5 K6 K6C K7 K8 K9 K12 K17 K17G K17L K18 K18B K19 K19H K423 K423A K424 K430 K438 K438G K441 K461 K477 K480 K491 K4002 K4130 K4163 K4169 K4202 K4242 K4536 K4537 K4648 K4708 K23 K23A K26 K430 K38 K38G K41 K461 K77 K80 K91 K002K130 K163 K4169 K202 K242 K536 K537 K648 K708 K605 K610 K612 K640 K640M K6188 K825 K605 K10 K612K40 K40M K188 K25 DZ404 DZ405 DZ417G DZ422 DZ422B DZ438G DZ4002 DZ4125 DZ4125L DZ640M DZ4 DZ5 DZ17G DZ22 DZ22B DZ38G DZ002 DZ125 DZ125L DZ40M DD402 DD403 DD404 DD406 DD408 DD3 DD4 DD6 DD8HGH1035 HGH1040 HGH1068 HGH1131 HGH1139 HGH1140 HGH2036 HGH2038 HGH2042 HGH35 HGH40 HGH68 HGH131 HGH139 HGH140 HGH36 HGH38 HGH42 HGH2132 HGH2135 HGH2150 HGH3030 HGH3039 HGH3041 HGH3044HGH3113 HGH3128 HGH3367 HGH3533 HGH3536 HGH3600 HGH4033 HGH4145 HGH4169 HGH4356 HGH4642 HGH4648HGH132 HGH135 HGH150 HGH30 HGH39 HGH41 HGH44 HGH113 HGH128 HGH367 HGH533 HGH536 HGH600 HGH33 HGH145HGH169 HGH356 HGH642 HGH648 FGH4095 FGH4096 FGH4097 FGH95 FGH96 FGH97 MGH2756 MGH2757 MGH4754 MGH4755 MGH4758 MGH2756 MGH2757 MGH754 MGH5K JG1101 JG1102 JG1201 JG1202JG1203 JG1204 JG1301 JG1302 JG4006 JG4006A JG4246 JG4246A TAC-2 TAC-2M TAC-3A TAC-3B TAC-3C TAC-3D TAC-1 TAC-1B IC6 IC6A MX246 MX246A
1、GH4169高溫合金
GH4169合金是鎳一鉻一鐵基高溫合金。GH4169合金屬于鎳基變形高溫合金。鎳基合金是一種復雜的合金。它被廣泛地應用于制造各種高溫部件。同時，也是所有高溫合金中為注目的一種合金。它的相對使用溫度在所有普通合金系中也是的。目前，先進的飛機發動機中這種合金的比重在50%以上。
GH4169合金是由國際鎳公司亨廷頓分公司的Eiselstein研制成功，于1995年公開介紹的時效硬化鎳—鉻—鐵基變形合金。合金是以體心立方g〞和面心立方g′相為沉淀強化的一種鎳基變形高溫合金，在650℃以下具有高的抗拉強度、屈服強度和良好的塑性，具有良好的抗腐蝕、抗輻射能、疲勞、斷裂韌性等綜合性能，以及滿意的焊接和焊后成型性能等。合金在-253～650℃很寬的溫度范圍內組織性能穩定，成為在深冷和高溫條件下用途極廣的高溫合金。由于GH4169良好的綜合性能，目前被廣泛用于航空發動機的壓氣機盤、壓氣機軸、壓氣機葉片、渦 、渦輪軸、機匣、緊固件和其它結構件和板材焊接件等 [3] 。
我國于70年代開始研制GH4169合金，主要應用于盤件，使用時間比較短，所以采用真空感應加電渣重熔的雙聯工藝。八十年代開始應用于航空領域，提高和改進材料質量、提高合金的綜合性能和使用可靠性成為主要的研究方向。當前GH4169合金的主要研究方向為：
（1）改進冶煉工藝，量化冶煉參數，實現程序穩定操作，使合金顯組織更加均勻，從而得到優良的屈服和疲勞強度以及抗裂紋擴展止裂能力，提高低周疲勞強度等；
（2）改進熱處理工藝。目前的熱處理工藝不能很好的鋼錠中心的偏析，所以對組織的均勻性有不利影響，因此采用合理的均勻化退火工藝，得到細晶坯料成為現在的主要研究方向之一；
（3）改進使用設計。由于GH4169的工作溫度不能高于650℃，所以應當加強零部件的冷卻，充分發揮該高溫合金的高性能、低成本等優點；
（4）提高組織穩定性能。由于航空發動機部件的長壽命要求，對于提高GH4169合金長期時效組織穩定性方面也是至關重要的。
2、單晶高溫合金
目前單晶合金材料已發展到第四代，承溫能力到1140℃，已近金屬材料使用溫度極限。未來要進一步滿足先進航空發動機的需求，葉片的研制材料要進一步拓展，陶瓷基復合材料有望取代單晶高溫合金滿足熱端部件在更高溫度環境下的使用。
單晶高溫合金葉片研制難度和周期與其結構復雜性有關，普通復雜程度的單晶葉片研制周期較短，但在航空發動機上應用也需經歷較長的時間。從單晶實心葉片到單晶空心葉片、到氣冷復雜空心葉片等，技術難度跨度很大，相應的研制周期跨度也較大。一般一種普通復雜程度的單晶空心葉片從圖紙確認、模具設計到試制、再到小批投產，需要1～2年時間。但單晶葉片由于其復雜的服役環境，需要進行大量的驗證試驗，一般一種普通結構的單晶空心葉片從研制出來以后到航空發動機上應用需5～10年的時間，有的隨發動機研制進度，甚至需要15年或更長的時間 [4] 。
