自从1980年以来,Ni基高温合金一直在沿着自己的道路迅速的发展,随着设计理念和其它技术的不断进步,Ni基高温合金的应用也越来越广泛。美国首先制造出了Inconel镍基合金,将这种Ni基高温合金应用在喷气发动机的燃烧室后,起到了良好的反应。之后,为了让Ni基合金在高温下有体现更好地强度,研究人员在Ni基合金中加入了Wo,Mo,Co,Cr等元素[7]。后来增加了Al元素和Ti元素的含量之后,Ni基高温合金的高温强度有的得到了一次明显的强化,研究人员利用这种方式,研制出了一系列的高温合金。Ni基高温合金,Fe基高温合金和C哦基高温合金是比较常见的三种高温合金,但是由于Co元素的资源非常的稀缺,所以很大的程度上限制了Co基高温合金的发展[8]。

1。3 高温合金的分类及用途

就目前的理论来说,按基体元素主要成分可将高温材料分为三类,分别为Ni基高温合金、Fe基高温合金与Co基高温合金[9]。在研究人员的努力下,现今的高温合金广泛地应用在航空制造业,由于高温合金的耐腐蚀性能,还可以将高温合金应用在舰艇上,由于它的高温氧化性导致它可以应用导向叶片在燃气轮机的涡轮盘和涡轮叶片,还可以应用在燃气室的和高压汽机盘。

1。3。1 铁基高温合金

铁基高温合金是一种在18-8类型奥氏体不锈钢的基础上发展起来的,通常它的使用温度比Ni基高温合金低,一般在600~800℃。从合金的主要成分来说,铁基高温合金依然是以Fe-Cr-Ni作为主体,由于镍比较贵,有时候为了节约Ni,我们通常用锰来替代它。为了提高铁基合金的使用温度,常在其中将Cr的含量提高到20%。钼和钨依然是铁基高温合金固溶强化的主要添加元素,将钼和钨的含量提到到10%以上可以提高合金的使用温度[10]。微量的氮在铁基高温合金中有时候会起到一点的固溶强化作用。对于铁基高温合金来说,Al元素Ti元素和Nb元素很好的沉淀强化材料[11]。

在铁基高温合金中加入C元素B元素和Zr元素则是很好的强化晶界的材料的选择。铁基材料是一种在高温下可以显示出足够强度和很好的抗氧性的一种高温合金,抗燃气腐蚀的高温材料。铁基高温合金在≤800℃的条件下才能充分显示出它比别的高温合金的优异之处[12]。Fe基高温合金在上述的条件下可以展现出非常优良的中温力学性能,它的热加工塑性也会在上述条件下展示的淋漓尽致,再加上它的成本低和合金成分简单,所以广泛应用在中温条件下。但是铁基合金也有它的不足之处,Fe基合金采用沉淀强化后会导致它的合金组织不够稳定,进一步导致它的抗氧化性能变差,高温强化因此受到很大的影响,故此,致使Fe基合金不可以在更高的温度下使用。

1。3。2 镍基高温合金

与其他高温合金相比,Ni基高温合金在高温合金大家庭中占据着非常重要的角色,由于它在高温下表现出非常好的高温强度,所以Ni基高温合金被广泛地应用在航空发动机,工业燃气轮最热端这些需要在高温下进行工作的地方。现今Ni基高温合金可以承受的最高温度约≥1100℃,这对比同属高温合金的Fe基高温合金的最高使用温度850℃来看算是很高了,相应的高出了150~250℃左右。当然上述的最高使用温度都是以150MPA,100小时的持久强度作为标准的[13]。正因为Ni基高温合金广泛的应用在高温和重要的场所,所以人们又称Ni基高温合金为发送机的心脏。现在不仅舰艇的涡轮叶片和燃烧室使用Ni基高温合金制成,就连涡轮盘和后几集的涡轮盘也要开始使用Ni基合金,可以看出Ni基合金已经逐渐取代其他合金,成为高温合金的新宠。而Ni基合金在各种先进的高温机器发动机上的使用率已经占据了总重量的一半之多。

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