介紹鎳基高溫合金 目錄 4 強化熱處理 3 性能 2 組織結構 1 發展背景 5 發展前景 1 發展背景 隨著航空航天工業的不斷發展，高溫合金的開發和研究越來越受到重視 我國高溫合金發展的三個階段 一 第一階段 , 從1956 年至20 世紀70 年代初 第二階段 , 從 20世紀70 年代中至 90年代中期 第三階段 ,從20 世紀 90年代中至今 我國高溫合金的創業和起步階段 在蘇聯專家的指導下，提取了第一爐高溫合金 , 開啟了中國研發生產的序幕 我國高溫合金改進階段 一些仿歐美型號的航空發動機正在試生產和生產 , 引進了歐美系統的一系列合金 在我國高溫合金的新發展階段，發布了一批應用和開發 開發生產了一系列高性能新技術 高檔次的高 溫合金 王會陽、安云岐、趙兵、倪雅、李萍.鎳基高溫合金材料的研究進展.2011年材料導報，25:482-486 2 組織結構 鎳基高溫合金以鎳為基體（ 含量一般大于50% ） 、 在650～1000℃強度高，抗氧化性好， 耐燃氣腐蝕的高溫合金 鎳基高溫合金相的組成 二 鎳基高溫合金的鑄態組織由基體組成γ相，主要強化相，γ ’(Ni3A1)及枝晶間γ／γ 由共晶相和碳化物(硼化物)組成。 （1） γ 基體：通常含有更多的固溶元素(CoCrMoW)鎳基奧氏體相，面心立方結構的連續分布。 （1） γ 基體：通常含有更多的固溶元素(CoCrMoW)鎳基奧氏體相，面心立方結構的連續分布。 （2）γ 相是一種以Ni3Al以金屬間化合物為基體，與基體一樣是面心立方結構，兩相點陣常數差異很小， γ ’相總是在γ基體上共格沉淀。 γ 相是鎳基高溫合金中最重要的強化相。 （3）γ／γ共晶相：對Al、Ti鑄造高溫合金含量高，會產生原因γ和γ共晶產生。 (4)碳化物相高溫合金中可能出現的碳化物類型有MC、M6C和M23C6.碳化物在鎳基高溫合金的強化中起著重要作用。 合金微觀形貌 郭建亭.高溫合金材料學(上冊).2008年科學出版社 相的形貌 二 γ 相晶體結構 冷卻后產生γ 和γ 相微組織形態 碳化物沉淀形式 鑄造高溫合金冷卻后產生共晶微組織形狀 郭建亭.高溫合金材料學(上冊).2008年科學出版社 合金元素 二 鎳基高溫合金通常含有十多種合金元素，分類如下： 形成基體的元素：Ni，Co，Cr，Mo，W，Nb，Ta，Ti，AI，C，B，Zr 形成γ 相的元素：Nb，Ta，Ti，Al 晶界強化元素：C，B，zr 形成碳化物的元素：Cr， 形成穩定氧化膜的元素：MO，W，Nb，Ta，Ti,Cr，Al 合金元素的作用 二 1.鎳 鎳是基體元素，FCC結構，從室溫到高溫素異構。 3.鉻 大約十分之一的鉻含量會進入γ‘相，形成少量碳化物，其余大部分溶解γ固溶體。 3.鉻 大約十分之一的鉻含量會進入γ‘相，形成少量碳化物，其余大部分溶解γ固溶體。 2.鈷 鈷密排六方（HCP）同素異構從室溫變為高溫HCP結構轉變γFCC結構。 3.鎢和鉬 鎢溶解于γ基體和γ鉬主要溶解在各占一半γ基體中 鎳含量對鎳基合金持久壽命的影響 鈷含量對合金蠕變率和蠕變斷裂壽命的影響 鉬含量對合金屈服強度的影響 鉻含量對合金氧化率的影響 3 性能 鎳基高溫合金一般為600℃在承受一定應力的條件下工作，不僅具有良好的高溫抗氧化性和耐腐蝕性，它具有高溫強度、蠕變強度和持久強度，以及良好的抗疲勞性 鎳基高溫合金的特殊性能 三 鎳基合金因其最佳的抗高溫蠕變能力，廣泛應用于各種高溫環境中。 鎳基合金在室溫下具有較高的拉伸強度， 并且具有良好的延展性，這一趨勢可以保持至高達850℃ 高溫下高溫合金的疲勞壽命主要受溫度、應變持續時間和負載波形參數的影響 鎳基合金還原腐蝕環境強，混合酸環境復雜，含鹵素離子的溶液耐腐蝕性好。 高溫強度 耐腐蝕性 蠕變強度 疲勞性能 具體體現性能 三 不同合金的抗蠕變性能比較圖 鎳基高溫合金的性能曲線 具體體現性能 三 K 445合金的最高循環溫度為850℃ 熱循環200次后的熱疲勞裂紋形狀 不同合金在HCl耐腐蝕數據 4 熱處理 鎳基高溫合金的強化可分為固溶強化， 晶界強化，二相強化 強化原理 四 晶界強化 晶體結構不規則，原子排列混亂，晶體缺陷多種多樣。由于晶界不參與變形，可防止晶內滑動，因此在室溫快速變形下，有利于合金的強化。由于晶界不參與變形，可防止晶內滑動，因此在室溫快速變形下，有利于合金的強化。 第二相強化 (1)彈性應力場的作用 (2)位錯切割第二相質點 (3)位錯第二相質點的位置Orowan機制 (4)在高溫蠕變條件下，位錯可通過交滑或攀爬穿過第二相。 固溶強化 在奧氏體基體中固溶合金元素，實現強化