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高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應力作用下長期工作的一類金屬材料，具有優異的高溫強度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能，又被稱為“超合金，”主要應用于航空航天領域和能源領域。
高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應力作用下長期工作的一類金屬材料；并具有較高的高溫強度，良好的抗氧化和抗腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金為單一奧氏體組織，在各種溫度下具有良好的組織穩定性和使用可靠性。
基于上述性能特點，且高溫合金的合金化程度較高，又被稱為“超合金”，是廣泛應用于航空、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高溫合金領域占有特殊重要的地位，它廣泛地用來制造航空噴氣發動機、各種工業燃氣輪機熱端部件。
1、國際發展
從20世紀30年代后期起，英、德、美等國就開始研究高溫合金。第二次世界大戰期間，為了滿足新型航空發動機的需要，高溫合金的研究和使用進入了蓬勃發展時期。40年代初，英國首先在80Ni-20Cr合金中加入少量鋁和鈦，形成γ相以進行強化，研制成種具有較高的高溫強度的鎳基合金。同一時期，美國為了適應活塞式航空發動機用渦輪增壓器發展的需要，開始用Vitallium鈷基合金制作葉片。
此外，美國還研制出Inconel鎳基合金，用以制作噴氣發動機的燃燒室。以后，冶金學家為進一步提高合金的高溫強度，在鎳基合金中加入鎢、鉬、鈷等元素，增加鋁、鈦含量，研制出一系列牌號的合金，如英國的“Nimonic”，美國的“Mar-M”和“IN”等;在鈷基合金中,加入鎳、鎢等元素，發展出多種高溫合金，如X-45、HA-188、FSX-414等。由于鈷資源缺乏，鈷基高溫合金發展受到限制。
40年代，鐵基高溫合金也得到了發展，50年代出現A-286和Incoloy901等牌號，但因高溫穩定性較差，從60年代以來發展較慢。蘇聯于1950年前后開始生產“ЭИ”牌號的鎳基高溫合金，后來生產“ЭП”系列變形高溫合金和ЖС系列鑄造高溫合金。70年代美國還采用新的生產工藝制造出定向結晶葉片和粉末冶金渦 ，研制出單晶葉片等高溫合金部件，以適應航空發動機渦輪進口溫度不斷提高的需要。
發展至今，國際市場每年高溫金屬合金消費量在30萬噸，廣泛應用于各個領域：過去多年，全球航天業對新能源飛機需求旺盛，目前空客與波音已有超萬架此類飛機等待交付。而精密機件公司是全球高溫合金復雜金屬零部件和產品制造的龍頭企業，也為航空航天、化學加工、石油和天然氣的冶煉以及污染的防治等行業提供所需的鎳鈷等高溫合金。精密機件公司就是波音、空客、勞斯萊斯、龐巴迪等軍工航天企業的指定零配件制造商 [1] 。
軟磁合號及其用途：
牌號:1J30,1J31,1J32 ,1J33,1J38
執行標準:GB/T15005-94
用途: 電磁回路和永磁回路中的磁分路補償元件。
耐蝕軟磁合金
牌號:1J36,1J116,1J117
執行標準:GB/T14986-94
用途: 在氧化性介質和肼類介質中工作的電磁器件。
高飽和磁感應強度軟磁合金
牌號:1J22
執行標準:GB/T15002-94
用途: 電磁鐵極頭,耳機振動膜,力矩馬達轉子。
高硬度高電阻高磁導合金
牌號:1J87,1J88,1J89 ,1J90,1J91
執行標準:GB/T14987-94
用途: 用于制作錄音機和磁帶機磁頭芯片以及特電機變壓器,傳感器,磁放大器等各種高頻電感元件鐵芯。
磁頭用軟磁合金
牌號:1J75 ,1J77C,1J79C,1J85C,1J87C,1J92,1J93,1J94,1J95
執行標準:YB/T086-1996
用途:用于制作磁頭外殼,芯片,隔離片。
我國發展自主航空航天產業研制先進發動機，將帶來市場對高端和新型高溫合金的需求增加。
航空發動機被稱為“工業之花”，是航空工業中技術含量、難度的部件之一。作為飛機動力裝置的航空發動機，特別重要的是金屬結構材料要具備輕質、高強、高韌、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等性能，這幾乎是結構材料中的性能要求。
高溫合金是能夠在600℃以上及一定應力條件下長期工作的金屬材料。高溫合金是為了滿足現代航空發動機對材料的苛刻要求而研制的，至今已成為航空發動機熱端部件不可替代的一類關鍵材料。目前，在先進的航空發動機中，高溫合金用量所占比例已高達50%以上。
在現代先進的航空發動機中，高溫合金材料用量占發動機總量的40%~60%。在航空發動機上，高溫合金主要用于燃燒室、導向葉片、渦輪葉片和渦 四大熱段零部件；此外，還用于機匣、環件、加力燃燒室和尾噴口等部件。
2、能源領域
高溫合金在能源領域中有著廣泛的應用。煤電用高參數超超臨界發電鍋爐中，過熱器和再過熱器必須使用抗蠕變性能良好，在蒸汽側抗氧化性能和在煙氣側抗腐蝕性能優異的高溫合金管材；在氣電用燃氣輪機中，渦輪葉片和導向葉片需要使用抗高溫腐蝕性能優良和長期組織穩定的抗熱腐蝕高溫合金；在核電領域中，蒸汽發生器傳熱管必須選用抗溶液腐蝕性能良好的高溫合金；在煤的氣化和節能減排領域，廣泛采用抗高溫熱腐蝕和抗高溫磨蝕性能優異的高溫合金；在石油和天然氣開采，特別是深井開采中，鉆具處于4-150 ℃的酸性環境中，加之CO2，H2S和泥沙等的存在，必須采用耐蝕耐磨高溫合金 [5] 。
我國上海電氣、東方電氣、哈爾濱汽輪機廠等大型發電設備制造集團在生產規模和生產技術等方面近年來有了較大提高，拉動了對發電設備用的渦 的需求。正在進行國產化研制的新一代發電裝備－大型地面燃機（也可作艦船動力）取得了顯著進展，實現量產后將帶動對高溫合金的需求。同時，核電設備的國產化，也將拉動對國產高溫合金的需求。
1、含錸單晶葉片的研究
在單晶的成分設計中，要兼顧合金性能和工藝性能，由于單晶中不存在晶界，并應用在較為苛刻的環境下，所以引入了某些具有特殊作用的合金元素。隨著單晶合金的發展，合金的化學成分具有如下變化趨勢：引入Re元素，引入Ru、Ir等鉑族元素，增加難熔元素W、Mo、Re、Ta的含量；難熔元素的加入總量增加，C、B、Hf等元素從“完全去除”轉為“限量使用”；降低Cr含量從而允許加入更多其他的合金化元素而保持組織穩定。
含錸單晶葉片大幅了其耐溫能力及蠕變強度。以PW公司的PWA1484、RR的CMSX-4，GE公司的Rene′N5為代表的第二代單晶合金與代單晶合金相比，通過加入3%的錸元素、適當增大了鈷和鉬元素的含量，使其工作溫度提高了30℃，持久強度與抗氧化腐蝕能力達到很好的平衡。
含錸單晶葉片是未來航空發動機渦輪葉片的趨勢。單晶葉片由于其耐溫能力、蠕變強度、熱疲勞強度、抗氧化性能和抗腐蝕特性較定向凝固柱晶合金有了顯著提高，從而很快得到了航空燃氣渦輪發動機界的普遍認可，幾乎所有先進航空發動機都采用了單晶合金用作渦輪葉片 [6] 。
高溫合金知識
高溫合金是在高溫嚴酷的機械應力和氧化、腐蝕環境下應用的一類合金。隨著科技事業的發展，高溫合金逐漸形成六個較為完整的部分。
一、變形高溫合金
變形高溫合金是指可以進行熱、冷變形加工，工作溫度范圍-253～1320℃，具有良好的力學性能和綜合的強、韌性指標，具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能的一類合金。按其熱處理工藝可分為固溶強化型合金和時效強化型合金。
1、固溶強化型合金
使用溫度范圍為900～1300℃，ZUI高抗氧化溫度達1320℃。例如GH128合金，室溫拉伸強度為850MPa、屈服強度為350MPa；1000℃拉伸強度為140MPa、延伸率為85%,1000℃、30MPa應力的持久壽命為200小時、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天發動機燃燒室、機匣等部件。
2、時效強化型合金
使用溫度為-253～950℃，一般用于制作航空、航天發動機的渦 與葉片等結構件。制作渦 的合金工作溫度為-253～700℃,要求具有良好的高低溫強度和抗疲勞性能。 例如：GH4169合金，在650℃的ZUI高屈服強度達1000MPa；制作葉片的合金溫度可達950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸強度為490MPa，940℃、200MPa的持久壽命大于40小時。
變形高溫合金主要為航天、航空、核能、石油民用工業提供結構鍛件、餅材、環件、棒材、板材、管材、帶材和絲材。
二、鑄造高溫合金
鑄造高溫合金是指可以或只能用鑄造方法成型零件的一類高溫合金。其主要特點是：
1. 具有更寬的成分范圍 由于可不必兼顧其變形加工性能，合金的設計可以集中考慮優化其使用性能。如對于鎳基高溫合金，可通過調整成分使γ’含量達60%或更高，從而在高達合金熔點85%的溫度下，合金仍能保持優良性能。
2. 具有更廣闊的應用領域 由于鑄造方法具有的特殊優點，可根據零件的使用需要，設計、制造出近終形或無余量的具有任意復雜結構和形狀的高溫合金鑄件。
根據鑄造合金的使用溫度，可以分為以下三類：
第YI類：在-253～650℃使用的等軸晶鑄造高溫合金 這類合金在很大的范圍溫度內具有良好的綜合性能，特別是在低溫下能保持強度和塑性均不下降。如在航空、航天發動機上用量較大的K4169合金，其650℃拉伸強度為1000MPa、屈服強度850MPa、拉伸塑性15%；650℃，620MPa應力下的持久壽命為200小時。已用于制作航空發動機中的擴壓器機匣及航天發動機中各種泵用復雜結構件等。
第二類：在650～950 ℃使用的等軸晶鑄造高溫合金 這類合金在高溫下有較高的力學性能及抗熱腐蝕性能。例如K419合金，950℃時，拉伸強度大于700MPa、拉伸塑性大于6%；950℃，200小時的持久強度極限大于230MPa。這類合金適于用做航空發動機渦輪葉片、導向葉片及整鑄渦輪。
第三類： 在950～1100℃ 使用的定向凝固柱晶和單晶高溫合金 這類合金在此溫度范圍內具有優良的綜合性能和抗氧化、抗熱腐蝕性能。例如DD402單晶合金，1100℃、130MPa的應力下持久壽命大于100小時。這是國內使用溫度ZUI高的渦輪葉片材料，適用于制作新型高性能發動機的一級渦輪葉片。
隨著精密鑄造工藝技術的不斷提高，新的特殊工藝也不斷出現。細晶鑄造技術、定向凝固技術、復雜薄壁結構件的CA技術等都使鑄造高溫合金水平大大提高，應用范圍不斷提高。
三、粉末冶金高溫合金
采用霧化高溫合金粉末，經熱等靜壓成型或熱等靜壓后再經鍛造成型的生產工藝制造出高溫合金粉末的產品。采用粉末冶金工藝，由于粉末顆粒細小，冷卻速度快，從而成分均勻，無宏觀偏析，而且晶粒細小，熱加工性能好，金屬利用率高，成本低，尤其是合金的屈服強度和疲勞性能有較大的提高。
FGH95粉末冶金高溫合金，650℃拉伸強度1500MPa；1034MPa應力下持久壽命大于50小時，是當前在650℃工作條件下強度水平ZUI高的一種盤件粉末冶金高溫合金。粉末冶金高溫合金可以滿足應力水平較高的發動機的使用要求,是高推重比發動機渦 、壓氣機盤和渦輪擋板等高溫部件的選擇材料。
四、氧化物彌散強化（ODS）合金
是采用獨特的機械合金化(MA)工藝，超細的(小于50nm)在高溫下具有超穩定的氧化物彌散強化相均勻地分散于合金基體中，而形成的一種特殊的高溫合金。其合金強度在接近合金本身熔點的條件下仍可維持，具有優良的高溫蠕變性能、優越的高溫抗氧化性能、抗碳、硫腐蝕性能。
目前已實現商業化生產的主要有三種ODS合金：
MA956合金 在氧化氣氛下使用溫度可達1350℃，居高溫合金抗氧化、抗碳、硫腐蝕之首位。可用于航空發動機燃燒室內襯。
MA754合金 在氧化氣氛下使用溫度可達1250℃并保持相當高的高溫強度、耐中堿玻璃腐蝕。現已用于制作航空發動機導向器蓖齒環和導向葉片。
MA6000合金 在1100℃拉伸強度為222MPa、屈服強度為192MPa；1100℃，1000小時持久強度為127MPa，居高溫合金之首位，可用于航空發動機葉片。
五、金屬間化合物高溫材料
金屬間化合物高溫材料是近期研究開發的一類有重要應用前景的、輕比重高溫材料。十幾年來，對金屬間化合物的基礎性研究、合金設計、工藝流程的開發以及應用研究已經成熟，尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制備加工技術、韌化和強化、力學性能以及應用研究方面取得了令人矚目的成就。
Ti3Al基合金（TAC-1），TiAl基合金（TAC-2）以及Ti2AlNb基合金具有低密度（3.8～5.8g/cm3）、高溫高強度、高鋼度以及優異的抗氧化、抗蠕變等優點，可以使結構件減重35～50%。 Ni3Al基合金，MX-246具有很好的耐腐蝕、耐磨損和耐氣蝕性能，展示出極好的應用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蝕性能，在中溫（小于600℃）有較高強度，成本低，是一種可以部分取代不銹鋼的新材料。
六、環境高溫合金
在民用工業的很多領域，服役的構件材料都處于高溫的腐蝕環境中。為滿足市場需要，根據材料的使用環境，歸類出系列高溫合金。
1、 高溫合金母合金系列
2、 抗腐蝕高溫合金板、棒、絲、帶、管及鍛件
3、 高強度、耐腐蝕高溫合金棒材、彈簧絲、焊絲、板、帶材、鍛件
4、 耐玻璃腐蝕系列產品
5、 環境耐蝕、硬表面耐磨高溫合金系列
6、 特種精密鑄造零件（葉片、增壓渦輪、渦輪轉子、導向器、儀表接頭）
7、 玻棉生產用離心器、高溫軸及輔件 8、 鋼坯加熱爐用鈷基合金耐熱墊塊和滑軌
9、 閥門座圈
10、 鑄造“U”形電阻帶
11、 離心鑄管系列
12、 納米材料系列產品
13、 輕比重高溫結構材料
14、 功能材料（膨脹合金、高溫高彈性合金、恒彈性合金系列）
15、 生物醫學材料系列產品
16、 電子工程用靶材系列產品
17、 動力裝置噴嘴系列產品
18、 司太立合金耐磨片
19、 超高溫抗氧化腐蝕爐輥、輻射管。
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