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2019-08-10中文名称：铸造高温合金 英文名称：cast superalloy 定义：在铸造组织状态下具有良好性能并可直接铸成零件的高温合金。具有比同成分的变形合金高的抗蠕变性能。 应用学科：航空科技（一级学科）；航空材料（二级学科） 铸造高温合金(cast superalloy) 　　以铸造方法直接制备零部件的高温合金材料。根据合金基体成分，可以分为铁基铸造高温合金、镍基铸造高温合金和钻基铸造高温合金3种类型。按结晶方式，又可以分为多晶铸造高温合金、定向凝固铸造高温合金、定向共晶铸造高温合金和单晶铸造高温合金等4种类型。铸造高温合金的大部分属于多晶铸造高温合金。

2017-08-31

对于人们来说，在购买产品的时候肯定希望它的使用说明越长越好，因为这样就能够充分的发挥它的功能与价值，而且也避免了频繁更换的麻烦，最重要的是它还能够为人们节约大量的资金。当然，对于GH3044产品来说也是一样的。如果它的使用寿命不长，那么就严重的影响到它功能的发挥，而且在各个行业的应用当中也会受到影响和限制。那么目前市场上的GH3044使用寿命有多长呢？它能够充分地满足客户对其的使用要求吗？现在就详细的向大家介绍一下它的使用寿命长短。

首先，GH3044的质量直接决定着它的使用时间。相信所有的人都知道如果产品的质量更高的话，那么他使用的时间一定会更强，但是如果产品质量不佳的话，那么使用时间就会大大减短。所以对于客户来说，想要了解到该产品的使用寿命，那么还需要看它的质量。因为质量是决定性因素。

其次，就目前来说，市场上的GH3044使用寿命还是相当长。一般可以达十五年以上因此对于客户来说，就能够完全满足他们的使用要求。因此购买这样的产品就完全不用担心它的使用寿命长短。

2020-03-16     精密合金的分类方式有很多种，本文主要介绍精密合金的主要用途分类。

     工业炉用耐热钢：除反应堆、电站锅炉、石化工业炉外，在冶金、机械、建材、轻工等工业中，广泛用作热交换器、加热炉管、反映罐等多种炉窑中的各种耐热部件，除采用板、管、棒等耐热钢变形材外，并采用大量的精密合金。

    冶金厂的各种退火炉罩，可控气氛连续加热炉的马弗罐、辐射管、装料框架、链带等，多采用310（0Cr25Ni20）或3Cr24Ni7SiNRe、2Cr25Ni13钢等。冶金厂连续式加热炉和热处理炉中大量的炉底辊和辐射管亦采用高合金耐热钢离心铸管，常用的牌号有0Cr18Ni9、00Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2、00Cr17Ni12Mo2、3Cr24Ni7SiNRe、0Cr23Ni13、1Cr20Ni14、Cr25Ni20Si2、00Cr10Ni20Mo6Cu6、4Cr25Ni35NbW、70CrMoVBRe、4Cr28Ni48W5Si2、3Cr26Ni4MnMoRe等。在水泥工业中，湿法水泥窑预热带中的耐热钢链条，大型水泥窑蓖冷机用的篦子板，冷却机用的物料斗等，均使用了大量的耐热钢件，如3Cr24Ni7SiNRe、1Cr20Ni14、Cr25Ni20Si2等。
 
     大型精密合金焊接的处理要点
 
     1、精密合金焊接部位宜采用点焊、对称焊，然后整体焊的方式，避免应力集中使铸件开裂，焊接第一层(打底)时、如对接缝较小，可采用3.2焊条。焊接第二层时，采用4.0焊条，因铸件较大，可按1/6圈，分段焊接。
 
     2、对精密合金焊接中出现的裂纹应先沿裂纹两侧切接坡口，坡口深度和长度应将裂纹部位割除再重新补焊。焊接裂纹时先封头，由裂纹根部开始沿裂纹焊接。对硬度大于HRC38的，盖面时采用AI02焊条。
 
     3、对分层焊接的部位应在第一层温度冷却至200-300。C后把焊皮清除干净后再焊第二层，依次类推。
 
     4、可以根据现场工况用氧乙块火焰进行切割和修正开坡口，为确保焊接质量，铸件表面应清除干净，避免有油污，夹渣等缺陷。
 
    风叶安装角度可按用户需要任意调整，也可以调整到使叶片产生反向流动，实现反向通风的需要。
 
    炉底盘一般在电弧炉或感应炉中熔炼。质量要求高的往往采用真空精炼和炉外精炼工艺。

2018-05-19一、概述
1991年英国焊接研究所（TWI）发明了搅拌摩擦焊（FSW），从此以后，基于这种固相连接技术的明显优越性，例如：优良的接头力学生能，不需要填充焊接材料，没有焊接烟法和飞溅，很少的焊前准备和焊接变形等，在世界范围内的国际合和中开展了大量的研究和开发工作。另外，搅拌摩擦焊铝合金材料都能焊接，如应用于航空、航天领域的2000系列、5000系列和7000系列高强铝合金，也可以利用这种先进的焊接方法得到高质量的连接。英国焊接研究所的Dave NICHOLAS订为，搅拌摩擦焊工艺是自激光焊接问世以来最引人注目的焊接方法，它的出现将使铝合金等有色金属的连接技术发生革命性的进步。
2002年4月，北京航空制造工程研究所与英国焊接研究所（TWI）关于搅拌摩擦焊专利技术正式签约，并且取得了搅拌摩擦焊专利技术的独占性二级许可授予权，为中国市场开启了搅拌摩擦焊技术的研究、开发以及大规模工业化应用之门。
二、铝合金搅拌摩擦焊的应用现状
搅拌摩擦焊技术拥有诸多独特的优点，对于轻合金材料（如铝、铜、镁、锌等）的连接在焊接方法、力学性能和生产效率上具有其他焊接方法不可比拟的优越性。搅拌摩擦焊是一种固相连接方法，焊缝接头具有优良的力学性能和小的焊接变形，焊接过程中不需要添加保护气和焊丝，没有熔化、烟尘、飞溅及弧光，是一种环保型的新型连接技术。实际情况也的确如此，在FSW技术问世后的短短几年内，在焊接机理、适用材料、焊接设备以及工程化应用方面均取得了很大的进展。搅拌摩擦焊技术最初主要用于解决铝合金、镁合金及锌合金等材料的焊接。关于搅拌摩擦焊工艺的特点和应用等，英国焊接研究所进行了较多的研究，关于1993年、1995年申请了世界范围内的专利保护。目前，该所主要是与航空、航天、船舶、高速列车及汽车等焊接设备制造厂和国际性的大公司联合，以团体赞助或合作的形式（TWI的GSP项目）研究、开发搅拌摩擦焊技术，不断扩大其应用范围。

2017-02-14     高温合金占发动机总重量的40%-60%，航空发动机推重比的提高，70%以上的贡献来自材料技术。海空军装备建设提速，民用航空市场需求更为庞大，舰船、发电等燃气轮机国产化是大势所趋，预计未来20年我国发动机及燃气轮机需求规模超万亿，将带来超过2000亿元的高温合金需求。

　　全球高温合金产业发展现状 寡头特征明显

　　2012年，全球高温合金消费量为28万吨，占钢铁总消费量的0.02%，市场规模达100亿美元。目前来看，全球范围内能够生产航空航天用高温合金的企业不超过50家，主要集中在美、英、法、德、俄、日等国，整个行业具有较为明显的寡头特征。在涉及航天航空应用领域的高温合金钢产品，发达国家均视其为战略军事物资，对外进行严密管控。

　　美国在高温合金研发以及应用方面一直处于************地位，年产量约为5万吨，其中近60%用于民用领域。美国有多家独立的高温合金公司，包括能够生产航空发动机所用高温合金的公司有通用电气公司（GE），普特拉-惠特尼公司（PW），以及其他能生产特钢和高温合金的公司如汉因斯-斯泰特公司（HaynesStel-liteCompany），佳能-穆斯克贡公司（Cannon-MuskegonCorporation），因科国际公司（IncoInternationalInC），特殊金属公司（SpecialMetalInC）和卡彭特公司（Carpenter）等。

　　欧盟国家中英、德、法是世界上主要的高温合金生产和研发代表。英国是世界上最早研究和开发高温合金的国家之一。英国的铸造合金技术************，代表性的是国际镍公司（MondNickelcompany）的Nimocast合金，后该国的飞机发动机制造商罗罗控股公司（Rolls-Royceplc）又研制了定向凝固和单晶合金SRR99、SRR2000和SRR2060等，主要用于航空发动机制造。

　　日本在镍基单晶高温合金、镍基超塑性高温合金和氧化物晶粒弥散强化高温合金方面取得较大的成功。近年来则致力于开发新型耐高温合金，并成功开发出在1200℃高温下依然能保持足够强度的新合金。日本主要的高温合金生产企业是IHIcorporation，JFE、新日铁和神户制钢公司。但是近年来，日本所有钢企的整体营业利润不容乐观，公司整体业绩呈下滑趋势，但是生产航天航空领域所需要的钢材是营业利润主要来源之一，用以弥补其他业务收入的损失。

　　我国高温合金产业供不应求局面未发生明显变化

　　我国2009年高温合金材料年生产量约1万吨左右，每年需求达2万吨以上。近年来需求端不断提升，供不应求的局面未发生明显变化。

　　国内从事高温合金材料生产的企业数量有限，分为生产基地和研发基地两大类。生产方面主要形成了以抚顺特钢、上钢五厂、长钢三厂和齐齐哈尔等特钢厂等

　　为主体的变形高温合金生产基地、以航空发动机制造公司精密铸造厂为主体的铸造高温合金生产基地和以钢铁研究总院、北京航材院和沈阳金属所等科研院所为主体的高端高温合金材料的生产研发基地等三大基地。我国目前航空和其他工业部门使用的各种一般高温合金均可在国内生产供应。

　　国家对高温合金产业高度重视，2010年国家最高科学技术奖颁发给我国高温合金之父、中国科学院金属研究所所长师昌绪院士。在经济转型升级的背景下，《国家“十二五”科学和技术发展规划》将新材料列为七大战略新兴产业之一，一系列重大政策出台为高温合金产业发展提供了有力的支持。

　　我国军用航空发动机产业将迎来庞大市场

　　2014年中国国防预算8082.3亿元，同比增长12.2%，增速高于2013年，过去20年保持两位数以上的复合增速，军费稳定高速增长为军备建设提供了有力支撑。然而，就军费占GDP的比重来看，近20年中国军费占GDP比重始终保持在1%-1.5%之间，即使以斯德哥尔摩国际和平研究所的统计数据，中国军费历年来占GDP的比重仍不到2%，低于英、法、印度的2%-3%，更远低于美、俄的4%-5%，因此我们认为，我国军费仍有巨大的增长空间，预计未来10年我国的国防开支将保持12%左右的年均增速。

　　我们认为，2014年美国重返亚太战略继续深化、周边岛屿纷争、朝核危机、克里米亚危机等因素使得我国面临的外部战略压力进一步增大。军事实力尤其是海空军装备水平相对落后导致我国在处理上

　　述危机问题时受到制约，马航事件从另一个侧面折射出这一问题，今年4月习近平视察空军机关时谈马航事件，也言及马航失联令人痛心，强调要加快建设空天一体的强大空军。我国国家安全委员会的设立等一系列举措体现我国维护国家安全的决心。随我国安全战略向外扩展，航母、大型运输机、预警机、先进战斗机等的海空军武器装备建设已进入快速装备通道。

　　我们预计，未来20年中国各类战机采购需求在约2900架，对航空发动

2016-11-19组织
镍基合金的显微组织特点及其发展情况见图3，合金中除奥氏体基体外，还有在基体中弭散分布的g'相，在晶界上的二次碳化物和在凝固时析出的一次碳化物和硼化物等。随着合金化程度的提高，其显微组织的变化有如下趋势：g'相数量逐渐增多，尺寸逐渐增大，并由球状变成立方体，同一合金中出现尺寸和形态不相同的g'相。在铸造合金中还出现在凝固过程中形成的g+g'共晶，晶界析出不连续的颗粒状碳化物并被g'相薄膜所包围，组织的这些变化改善了合金的性能。
现代镍基合金的化学成分十分复杂，合金的饱和度很高，因此要求对每个合金元素(尤其是主要强化元素)的含量严加控制，否则会在使用过程中容易析出有害相，如s、µ相(图4)，损害合金的强度和韧性。
在镍基铸造高温合金中发展出了定向结晶涡轮叶片和单晶涡轮叶片(图5)。定向结晶叶片消除了对空洞和裂纹敏感的横向晶界，使全部晶界平行于应力轴方向，从而改善了合金的使用性能。单晶叶片消除了全部晶界，不必加入晶界强化元素，使合金的初熔温度相对升高，从而提高了合金的高温强度，并进一步改善了合金的综合性能。
生产工艺
镍基合金，特别是沉淀强化型合金含有较高的铝、钛等合金元素。通常采用真空感应炉熔炼，并经真空自耗炉或电渣炉重熔。热加工采用锻造、轧制工艺，对于高合金化合金，由于热塑性差，则采用挤压开坯后轧制或用软钢(或不锈钢)包套直接挤压工艺。铸造合金通常用真空感应炉熔炼母合金，并用真空重熔-精密铸造法制成零件。
变形合金和部分铸造合金需进行热处理，包括固溶处理、中间处理和时效处理，以Udmet 500合金为例，它的热处理制度分为四段：固溶处理，1175℃，2小时，空冷；中间处理，1080℃，4小时，空冷；一次时效处理，843℃，24小时，空冷；二次时效处理，760℃，16小时，空冷。以获得所要求的组织状态和良好的综合性能。

2019-07-20组织
镍基合金的显微组织特点及其发展情况见图3，合金中除奥氏体基体外，还有在基体中弭散分布的g'相，在晶界上的二次碳化物和在凝固时析出的一次碳化物和硼化物等。随着合金化程度的提高，其显微组织的变化有如下趋势：g'相数量逐渐增多，尺寸逐渐增大，并由球状变成立方体，同一合金中出现尺寸和形态不相同的g'相。在铸造合金中还出现在凝固过程中形成的g+g'共晶，晶界析出不连续的颗粒状碳化物并被g'相薄膜所包围，组织的这些变化了合金的性能。
现代镍基合金的化学成分十分复杂，合金的饱和度很高，因此要求对每个合金元素(尤其是主要强化元素)的含量严加控制，否则会在使用过程中容易析出有害相，如s、µ相(图4)，损害合金的强度和韧性。
在镍基铸造高温合金中发展出了定向结晶涡轮叶片和单晶涡轮叶片(图5)。定向结晶叶片消除了对空洞和裂纹敏感的横向晶界，使全部晶界平行于应力轴方向，从而了合金的使用性能。单晶叶片消除了全部晶界，不必加入晶界强化元素，使合金的初熔温度相对升高，从而提高了合金的高温强度，并进一步了合金的综合性能。
生产工艺
镍基合金，特别是沉淀强化型合金含有较高的铝、钛等合金元素。通常采用真空感应炉熔炼，并经真空自耗炉或电渣炉重熔。热加工采用锻造、轧制工艺，对于高合金化合金，由于热塑性差，则采用挤压开坯后轧制或用软钢(或不锈钢)包套直接挤压工艺。铸造合金通常用真空感应炉熔炼母合金，并用真空重熔-精密铸造法制成零件。
变形合金和部分铸造合金需进行热处理，包括固溶处理、中间处理和时效处理，以Udmet 500合金为例，它的热处理制度分为四段：固溶处理，1175℃，2小时，空冷；中间处理，1080℃，4小时，空冷；一次时效处理，843℃，24小时，空冷；二次时效处理，760℃，16小时，空冷。以获得所要求的组织状态和良好的综合性能。

2016-10-13高温合金的类别 760℃高温材料变形高温合金

变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工，工作温度范围-253～1320℃，具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标，具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。GH后第一位数字表示分类号即1、固溶强化型铁基合金 2、时效硬化型铁基合金 3、固溶强化型镍基合金 4、钴基合金 GH后，二，三，四位数字表示顺序号。

1、固溶强化型合金

使用温度范围为900～1300℃，最高抗氧化温度达1320℃。例如GH128合金，室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa；1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。

2、时效强化型合金

使用温度为-253～950℃，一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。制作涡轮盘的合金工作温度为-253～700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。例如：GH4169合金，在650℃的最高屈服强度达1000MPa；制作叶片的合金温度可达950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸强度为490MPa，940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。

变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。

760℃800MPa级高温材料铸造高温合金

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考虑优化其使用性能。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：

第一类：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氧化、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。这是国内使用温度最高的涡轮叶片材料，适用于制作新型高性能发动机的一级涡轮叶片。

2018-05-05 高温合金加入与基体金属原子尺寸不同的元素(铬、钨、钼等)引起基体金属点阵的畸变，加入能降低合金基体堆垛层错能的元素（如钴）和加入能减缓基体元素扩散速率的元素（钨、钼等），以强化基体。
  在高温下，合金的晶界是薄弱环节，加入微量的硼、锆和稀土元素可改善晶界强度。这是因为稀土元素能净化晶界，硼、锆原子能填充晶界空位，降低蠕变过程中晶界扩散速率，抑制晶界碳化物的集聚和促进晶界第二相球化。
  另外，铸造合金中加适量的铪，也能改善晶界的强度和塑性。还可通过热处理在晶界形成链状分布的碳化物或造成弯曲晶界，提高塑性和强度。通过粉末冶金方法，在合金中加入高温下仍保持稳定的细小氧化物，呈弥散分布状态，从而获得显着的强化效应。通常加入的氧化物有ThO2和Y2O3等。这些氧化物是通过阻碍位错运动和稳定位错亚结构等因素而使合金得到强化的。

2018-06-26高温合金也称热强合金，按其基体元素分为镍基、铁基和钴基高温合金；按制备工艺分为变形和铸造高温合金；按强化方式分为固溶强化型、时效强化（沉淀）型、氧化物弥散强化型和纤维强化型高温合金。高温合金的主要特点是具有足够的高温强度，并在高温氧化性气氛或燃气条件下能够长期工作。为了满足不同用途对高温合金性能的要求，一般采用固溶强货和时效强化的方式对高温合金进行强化。固溶强化就是在Ni-Cr或Fe-Ni-Cr基体的固溶度范围内加入一定量的W、Mo、Nb、Ta、Co等元素，使之形成Ni基或Fe基复杂固溶体，从而导致基体晶格产生畸变，形成内应力，使位错运动受到牵制而产生固溶强化作用。时效强化就是在Fe基或Ni基基体中加入一定量的Al、Ti、Nb、C等元素，使其在热处理过程中从合金内部沉淀析出金属间化合物和不同类型的碳化物，从而产生强化作用。时效强化可以进一步提高高温强度。 

高温合金牌号取自GB/T14992-1992、YB/T5246-1993、YB/T5248-1993。按标准规定，除化学成分和力能性能外，高温合金的主要质量指标还有以下性能。 

低倍组织。在经酸浸的横向试片上无目视可见的缩孔痕迹、空洞、裂纹、针孔、夹杂等，并逐件进行超声波检验，棒材、饼材进行塔型发纹检验，均应符合规定。 

高倍组织。部分棒材、板材进行晶粒度检验，其级别一般为3~7级或5~8级，或报实测数据。 

表面质量。棒材表面无裂纹、折叠、结疤和夹渣，冷拉棒还应光滑、洁净；板材表面光滑平整，无疤痕、重皮、氧化皮、麻坑、过酸洗痕迹等；管材内外表面无裂纹、折叠、龟裂、轧折、分层、结疤等；丝材表面无锈蚀、油污。