1、鎳基高溫合金的簡(jiǎn)介報(bào)告時(shí)間：2016-06-06 報(bào)告人：鄒亦凡目錄4強(qiáng)化熱處理3性能2組織結(jié)構(gòu)1發(fā)展背景5發(fā)展前景1發(fā)展背景 隨著航空航天工業(yè)的不斷發(fā)展，高溫合金的開發(fā)與研究越來越被人們所關(guān)注我國高溫合金發(fā)展的三個(gè)階段一第一階段 , 從1956 年至20 世紀(jì)70 年代初第二階段 , 從 20世紀(jì)70 年代中至 90年代中期第三階段 ,從20 世紀(jì) 90年代中至今我國高溫合金的創(chuàng)業(yè)和起始階段 在蘇聯(lián)專家的指導(dǎo)下煉出的第一爐高溫合金 , 拉開了我國研制和生產(chǎn)的序幕我國高溫合金的提高階段 隨著試制和生產(chǎn)一些仿歐美型號(hào)的航空發(fā)動(dòng)機(jī) , 引進(jìn)了一系列歐美體系的合金我國高溫合金的新發(fā)展階段，應(yīng)用和開發(fā)

2、出了一批的新工藝，研制和生產(chǎn)了一系列高性能、 高檔次的高溫合金王會(huì)陽，安云岐，李承宇，晁兵，倪雅，劉國彬，李萍.鎳基高溫合金材料的研究進(jìn)展.材料導(dǎo)報(bào),2011,25:482-4862組織結(jié)構(gòu)鎳基高溫合金是以鎳為基體（ 含量一般大于50 ） 、 在6501000范圍內(nèi)具有較高的強(qiáng)度和良好的抗氧化、 抗燃?xì)飧g能力的高溫合金鎳基高溫合金的相的組成二 鎳基高溫合金的鑄態(tài)組織由基體相，主要強(qiáng)化相， (ni3a1)及枝晶間的 共晶相和碳化物(硼化物)組成。（1） 基體：通常含有較多數(shù)量固溶元素(cocrmow)的連續(xù)分布的面心立方結(jié)構(gòu)的鎳基奧氏體相。（2） 相是一種以ni3al為基的金屬間化合物，與基體

3、一樣都是面心立方結(jié)構(gòu)，且兩相的點(diǎn)陣常數(shù)相差很小， 相總是在基體上共格析出。 相是鎳基高溫合金中最重要的強(qiáng)化相。（3）共晶相：對(duì)于al、ti含量較高的鑄造高溫合金，會(huì)產(chǎn)生由和相共同結(jié)晶的情況，生成共晶。（4）碳化物相高溫合金中可能出現(xiàn)的碳化物類型有mc、m6c和m23c6。碳化物在鎳基高溫合金的強(qiáng)化中起著重大作用。合金微觀形貌郭建亭.高溫合金材料學(xué)（上冊(cè)）.科學(xué)出版社，2008相的形貌二 相的晶體結(jié)構(gòu)冷卻后產(chǎn)生 和 相的微觀組織形貌碳化物析出形態(tài)鑄造高溫合金冷卻后生成共晶的微觀組織形貌郭建亭.高溫合金材料學(xué)（上冊(cè)）.科學(xué)出版社，2008合金元素二鎳基高溫合金通常含有十余種合金元素，分類如下：形成

4、基體的元素：ni，co，cr，mo，w，nb，ta，ti，ai，c，b，zr形成 相的元素：nb，ta，ti，al強(qiáng)化晶界的元素：c，b，zr形成碳化物的元素：cr，形成穩(wěn)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(jié)構(gòu)，從室溫到高溫沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。3.鉻鉻含量約十分之一會(huì)進(jìn)相，還有少量形成碳化物，其余大部分溶解于固溶體。2.鈷鈷具有密排六方（hcp）結(jié)構(gòu)，從室溫到高溫要發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，由hcp結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變fcc結(jié)構(gòu)。3.鎢和鉬鎢溶解于基體和相各占一半，鉬主要溶解于基體中鎳含量對(duì)鎳基合金持久壽命的影響鈷含量對(duì)合金蠕變速率和蠕變斷裂壽命的影響鉬

5、含量對(duì)合金屈服強(qiáng)度的影響鉻含量對(duì)合金氧化速率的影響3性能鎳基高溫合金一般在600以上承受一定應(yīng)力的條件下工作，它不但有良好的高溫抗氧化和抗腐蝕能力，而且有較高的高溫強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度，以及良好的抗疲勞性能鎳基高溫合金的特殊性能三在金屬材料中，鎳基合金由于具有最佳的抗高溫蠕變能力，而被廣泛的使用在各種高溫環(huán)境，作為承力件應(yīng)用。鎳基合金室溫下就具有較高的拉伸強(qiáng)度, 且兼具良好的延展性，此一趨勢(shì)可維持至高達(dá)850高溫合金在高溫下的疲勞壽命受溫度、應(yīng)變速率、保持時(shí)間以及負(fù)荷波形等參數(shù)的影響，這主要是由于高溫下與時(shí)間相關(guān)的損傷機(jī)制發(fā)生作用的結(jié)果鎳基合金在強(qiáng)還原性腐蝕環(huán)境，復(fù)雜的混合酸環(huán)境，含有鹵素

6、離子的溶液中都具有很好的耐蝕性。高溫強(qiáng)度耐腐蝕性蠕變強(qiáng)度疲勞性能有關(guān)性能的具體體現(xiàn)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有關(guān)性能的具體體現(xiàn)三k 445合金在最高循環(huán)溫度850 時(shí),200次熱循環(huán)后的熱疲勞裂紋形貌不同合金在hcl中的耐蝕性質(zhì)數(shù)據(jù)4熱處理鎳基高溫合金的強(qiáng)化可以分為以下三類：固溶強(qiáng)化、晶界強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化強(qiáng)化原理四晶界強(qiáng)化晶界的晶體結(jié)構(gòu)不規(guī)則，原子排列雜亂，同時(shí)又有各種晶體缺陷存在。在室溫快速形變下，由于晶界不參與形變，并且可阻止晶內(nèi)滑移，因而有利于合金的強(qiáng)化。第二相強(qiáng)化(1)彈性應(yīng)力場(chǎng)作用(2)位錯(cuò)切割第二相質(zhì)點(diǎn)(3)位錯(cuò)繞過第二相質(zhì)點(diǎn)的orowan機(jī)制(4)在高溫蠕

7、變條件下，位錯(cuò)可以通過交滑移或攀移越過第二相。固溶強(qiáng)化將合金元素固溶到奧氏體基體中，來達(dá)到強(qiáng)化的目的。沉淀硬化金屬在過飽和固溶體中溶質(zhì)原子偏聚區(qū)和由之脫溶出微粒彌散分布于基體中而導(dǎo)致硬化。顏鳴皋，陳學(xué)印.鎳基高溫合金的強(qiáng)化.金屬學(xué)報(bào)（acta metallurgica sinica）,1964, 7(3):307-321固溶熱處理四目的作用將鑄態(tài)粗大 相顆粒全部或部分固溶后在空冷過程中析出更細(xì)小的 相，以提高合金的高溫強(qiáng)度。固溶溫度愈高，鑄態(tài)粗大的礦相固溶的愈多，析出細(xì)小 數(shù)量愈多，合金強(qiáng)度越高。在固溶處理過程中，除 相固溶外，還有碳化物的分解和析出，碳化物在鎳基高溫合金的固溶強(qiáng)化中起著重大作

8、用固溶熱處理的目的通常有三個(gè)：第一，溶解或大部分溶解主要強(qiáng)化相；第二，獲得均勻而合適的晶粒尺寸；第三，降低或消除偏析。固溶熱處理與 相四合金的硬度隨固溶溫度的升高先減小后增大，1140c之前硬度隨固溶溫度的升高而減小，1140到1200。隨著固溶溫度的升高，在1180和1190固溶時(shí)，y相溶解緩慢，尺寸變化不大；在1200固溶時(shí)，y相開始溶解尺寸、略微下降；在1210攝氏度和1220溫度固溶時(shí)，由于y相全部溶解后在時(shí)效過程中又重新析出，其尺寸明顯減小固溶熱處理與y相四 相平均等效直徑與固溶溫度的關(guān)系隨著固溶溫度的升高， 相的形態(tài)逐漸由球形變?yōu)榱⒎襟w形狀。 相由球形向方形轉(zhuǎn)變是一個(gè)界面能降低的過

9、程。固溶處理對(duì) 相數(shù)量的影響時(shí)效強(qiáng)化四目的時(shí)效熱處理主要目的是是進(jìn)一步析出細(xì)小的 相或 “相，使主要強(qiáng)化相數(shù)量增加，使高溫合金的強(qiáng)度進(jìn)一步提高一致性不同固溶溫度和不同固溶保溫時(shí)間下，合金時(shí)效前后變化趨勢(shì)一致。組織合金在經(jīng)過時(shí)效處理后二次 相變化不明顯，而在二次 相之間析出部分三次 相，析出三次 相的數(shù)量與時(shí)效前基體過飽和度有關(guān)。冷卻水淬后時(shí)效合金的硬度最高，空冷次之，爐冷最低。這和合金中三次 相的含量相對(duì)應(yīng)。時(shí)效強(qiáng)化與 相四時(shí)效前后 相的情況合金高溫長(zhǎng)期時(shí)效后 相的形貌固溶+時(shí)效熱處理四固溶+時(shí)效熱處理 鑄造合金通過固溶處理后，合金的強(qiáng)度提高了，但是塑性明顯下降，因此目前一些高強(qiáng)度鑄造高溫合金

10、，為了獲得優(yōu)良的綜合性能，即既有很高的強(qiáng)度，又有一定的塑性，合金固溶后應(yīng)跟著進(jìn)行時(shí)效處理。 時(shí)效處理分一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)，由于兩級(jí)和三級(jí)時(shí)效處理后，合金中既有粗大的 相又有細(xì)小的 相彌散析出，使合金具有最佳的綜合性能5發(fā)展前景發(fā)展前景四保持組織穩(wěn)定性，提高材料強(qiáng)度。保持組織穩(wěn)定性，提高材料強(qiáng)度。發(fā)展耐熱腐蝕性能優(yōu)越的單晶合金。發(fā)展耐熱腐蝕性能優(yōu)越的單晶合金。開發(fā)密度盡量小的單晶合金。開發(fā)密度盡量小的單晶合金。降低成本，減少昂貴的金屬元素降低成本，減少昂貴的金屬元素添加量。添加量。唐中杰, 郭鐵明, 付迎, 惠枝, 韓昌松.鎳基高溫合金的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景.金屬世界，2014，1：36-40參考文獻(xiàn)王會(huì)陽，安云岐，李承宇，晁兵，倪雅，劉國彬，李萍.鎳基高溫合金材料的研究進(jìn)展.材料導(dǎo)報(bào),2011,25:482-486郭建亭.高溫合金材料學(xué)（上冊(cè)）.科學(xué)出版社，2008郭建亭。高溫合金材料學(xué)（中冊(cè)）.科學(xué)出版社，2008金玉花，韓萍花，李常鋒，寇生中.稀土y，ce對(duì)k41