高温热死760人

高温合金概述

《高温合金》课程论文

2014

1、高温合金简介...............................................................................................................................1

2、高温合金的主要类别.................................................................................................................1

2.1变形高温合金.....................................................................................................................2

2.1.1固溶强化型合金......................................................................................................2

2.1.2时效强化型合金......................................................................................................2

2.2铸造高温合金...................................................................................................................2

2.3粉末冶金高温合金.............................................................................................................3

2.4氧化物弥散强化(ODS)合金...............................................................................................3

2.5金属间化合物高温材料.....................................................................................................3

3、高温合金的强化机理...................................................................................................................3

3.1固溶强化...........................................................................................................................3

3.2沉淀强化及第二相强化...................................................................................................4

3.3晶界强化...........................................................................................................................4

3.4碳化物强化及质点弥散强化...........................................................................................5

4、常用高温合金的分类.................................................................................................................6

4.1铁基超耐热合金.................................................................................................................6

4.1.1铁基高温合金的成分和性能................................................................................6

4.2镍基超耐热合金.................................................................................................................6

4.2.1镍基高温合金的组织特点......................................................................................6

4.3钴基超耐热合金.................................................................................................................7

4.3.1钴基高温合金的成分.............................................................................................7

4.3.2钴基高温的高温性能.............................................................................................7

5、高温合金的几种制造工艺...........................................................................................................7

6、高温合金的应用.........................................................................................................................8

7、参考文献.....................................................................................................................................8

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1、高温合金简介

高温合金分为三类材料：760℃高温材料、1200℃高温材料和1500℃高温材料，抗拉强

度800MPa。或者说是指在760--1500℃以上及一定应力条件下长期工作的高温金属材料，具

有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，

已成为军民用燃气涡轮发动机热端部件不可替代的关键材料。

按照现有的理论，760℃高温材料按基体元素主要可分为铁基高温合金、镍基高温合金

和钴基高温合金。按制备工艺可分为变形高温合金、铸造高温合金和粉末冶金高温合金。按

强化方式有固溶强化型、沉淀强化型、氧化物弥散强化型和纤维强化型等。高温合金主要用

于制造航空、舰艇和工业用燃气轮机的涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘、高压压气机盘和燃烧

室等高温部件，还用于制造航天飞行器、火箭发动机、核反应堆、石油化工设备以及煤的转

化等能源转换装置。

2、高温合金的主要类别

2.1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。

2.1.1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。

2.1.2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。

2.2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。

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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。

随着精密铸造工艺技术的不断提高，新的特殊工艺也不断出现。细晶铸造技术、定向凝

固技术、复杂薄壁结构件的CA技术等都使铸造高温合金水平大大提高，应用范围不断提高。

2.3粉末冶金高温合金

采用雾化高温合金粉末，经热等静压成型或热等静压后再经锻造成型的生产工艺制造出

高温合金粉末的产品。采用粉末冶金工艺，由于粉末颗粒细小，冷却速度快，从而成分均匀，

无宏观偏析，而且晶粒细小，热加工性能好，金属利用率高，成本低，尤其是合金的屈服强

度和疲劳性能有较大的提高。

FGH95粉末冶金高温合金，650℃拉伸强度1500MPa；1034MPa应力下持久寿命大于50

小时，是当前在650℃工作条件下强度水平最高的一种盘件粉末冶金高温合金。粉末冶金高

温合金可以满足应力水平较高的发动机的使用要求,是高推重比发动机涡轮盘、压气机盘和

涡轮挡板等高温部件的选择材料。

2.4氧化物弥散强化(ODS)合金

是采用独特的机械合金化(MA)工艺，超细的(小于50nm)在高温下具有超稳定的氧化物

弥散强化相均匀地分散于合金基体中，而形成的一种特殊的高温合金。其合金强度在接近合

金本身熔点的条件下仍可维持，具有优良的高温蠕变性能、优越的高温抗氧化性能、抗碳、

硫腐蚀性能。

目前已实现商业化生产的主要有三种ODS合金：

MA956合金在氧化气氛下使用温度可达1350℃，居高温合金抗氧化、抗碳、硫腐蚀之

首位。可用于航空发动机燃烧室内衬。

MA754合金在氧化气氛下使用温度可达1250℃并保持相当高的高温强度、耐中碱玻璃

腐蚀。现已用于制作航空发动机导向器蓖齿环和导向叶片。

MA6000合金在1100℃拉伸强度为222MPa、屈服强度为192MPa；1100℃，1000小时持

久强度为127MPa，居高温合金之首位，可用于航空发动机叶片。

2.5金属间化合物高温材料

金属间化合物高温材料是近期研究开发的一类有重要应用前景的、轻比重高温材料。十

几年来，对金属间化合物的基础性研究、合金设计、工艺流程的开发以及应用研究已经成熟

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，尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制备加工技术、韧化和强化、力学性能以及应用研

究方面取得了令人瞩目的成就。

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)、高温高强度、高钢度以及优异的抗氧化、抗蠕变等优点，可以使结构件减重35

～50%。Ni3Al基合金，MX-246具有很好的耐腐蚀、耐磨损和耐气蚀性能，展示出极好的应用

前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蚀性能，在中温(小于600℃)有较高强度，成本低

，是一种可以部分取代不锈钢的新材料。

3、高温合金的强化机理

3.1固溶强化

固溶强化是将一些合金元素加入到铁、镍或钴基高温合金中，而仅形成单相奥氏体来达

到强化的目的。高温合金中，合金元素的固溶强化作用首先是与溶质和溶剂原子尺寸因素差

别相关联，此外两种原子的电子因素差别和化学因素差别都有很大影响，而这些因素也是决

定合金元素在基体中的溶解度的因素。

固溶强化提高热强性主要反映在两方面：

（1）通过原子结合力的提高和晶格的畸变，使在固溶体中的滑移阻力增加，也就是使滑移

变形困难而强化，这在温度T≤0.6T熔（熔点的绝对温度）时是相当重要的。

（2）在高温使用条件下（T≥0.6T熔）更为突出的是通过原子结合力的提高，降低固溶体

中元素的扩散能力，提高再结熔晶温度，阻碍扩散式形变过程的进行，因而直接影响滑移变

形对形变量的贡献。

3.2沉淀强化及第二相强化

通过时效处理，从过饱和固溶体中析出第二相（γ’、γ"、碳化物等），以强化合金。

γ‘相与基体相同，均为面心立方结构，点阵常数与基体相近，并与晶体共格，因此γ相在

基体中能呈细小颗粒状均匀析出，阻碍位错运动，而产生显著的强化作用。γ’相是A3B

型金属间化合物，A代表镍、钴，B代表铝、钛、铌、钽、钒、钨，而铬、钼、铁既可为A

又可为B。镍基合金中典型的γ‘相为Ni3(Al,Ti)。γ’相的强化效应可通过以下途径得到

加强：

①增加γ‘相的数量；

②使γ’相与基体有适宜的错配度，以获得共格畸变的强化效应；

③加入铌、钽等元素增大γ’相的反相畴界能，以提高其抵抗位错切割的能力；

④加入钴、钨、钼等元素提高γ‘相的强度。γ"相为体心四方结构，其组成为Ni3Nb。

因γ"相与基体的错配度较大,能引起较大程度的共格畸变，使合金获得很高的屈服强度。但

超过700℃，强化效应便明显降低。钴基高温合金一般不含γ相，而用碳化物强化。

主要合金相为：

（1）γ’相

γ’相是镍基合金和很多铁基合金的强化相，其点阵常数与γ基体相近，一般相差

1%以下。考虑到高温下γ’的稳定性，通常要求γ和γ’之间只有较小的失调度。γ’沿基

体的{100}面析出，并与基体共格。γ和γ’之间的界面能较低，所以γ’有较高的组织稳

定性。

γ’相的数量、尺寸和分布对合金的高温强度有重要影响。镍基合金的高温强度随γ’

的数量增加而增高。大多数镍基合金中γ’相的体积分数为30%以上，最强的合金中达60%

以上。合金中γ’相的体积分数小时，其颗粒大小和间距对合金的性能有重要影响。

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（2）TCP相

TCP相是指Laves相（B

2

A）相(BA)、μ相(B

7

A

6

)、相等。其中A元素通常指周期表

中Mn族以左的元素，如钛族、钒族、铬族等；B元素为锰族及锰族以右的元素，如铁、钴、

镍等。它呈板状或针状，在特殊成分并且在特定条件下的合金中才可能形成。这种相存在的

可能性随锭块中溶液偏析而增大，TCP相是高温合金中的脆性相，使合金断裂强度和塑性降

低，对强化产生负作用。

（3）碳化物

一类是具有复杂结构的碳化物，如M

23

C

6

、M

6

C，亦称半碳化物，金属原子高度密排，碳

原子处于间隙位置。再者也是密排结构，但由于金属原子比较小，八面体间隙太小，容不下

间隙原子，所以这种密排结构是具有较大的三棱形间隙的结构，间隙原子碳就在这种间隙位

置，又称非八面体间隙化合物，如M

3

CM

7

C

3

。在热处理和服役期，MC型碳化物倾向于分解为

其他碳化物，如M

23

C

6

和M

6

C，并倾向于在晶界形成。

3.3晶界强化

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。

与室温强化相反，晶界在高温形变时表现为薄弱环节，因而在破断时呈现晶间断裂的特

征。晶界的晶体结构不规则，原子排列杂乱，晶格歪扭，同时又有各种晶体缺陷（如位错、

空洞等）存在。在室温快速形变下，由于晶界不参与形变，并且可阻止晶内滑移的贯穿，因

而有利于合金的强化。但是，在高温蠕变时，晶界弱化并参与变形，有时晶界形变量甚至可

占总形变量的50%。在某种程度上可以认为，在常温下，晶界强度比晶内高，但晶界强度随

温度升高下降的很快，在某一温度区间，晶内强度与晶界强度大致相当。温度再升高，晶界

强度就比晶内强度低。

晶界通过多种途径对多晶材料产生重大的影响

(1)位向的作用。这里仅指晶界两边的晶粒位向不同而造成的影响；

(2)晶界区结构的作用。这里不仅指晶界去本身的结构和缺陷特点，而且还指在晶界区存

在的第二相质点的状态，及晶界区的其它组织结构特点；

(3)晶界区化学成分（偏析）的作用。由于晶界区的结构和缺陷特点，会带来杂质元素或

其它元素（特别是微量元素）的偏析；由于晶界区的某些动力学现象，造成元素的局部贫富。

晶界的强化方式：

①添加有益的合金化元素，主要包括稀土元素，镁、钙、钡、硼、锆等元素。这些元素

往往通过净化合金及微合金化两个方面来改善合金。稀土元素和碱土元素净化合金的作用比

较明显，而硼、锆、镁等主要起强化晶界作用。

②控制晶界，常采用弯曲晶界以及取消横向晶界的手段来提高高温合金的晶界性能。

3.4碳化物强化及质点弥散强化

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，

从而获得显著的强化效应。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。

对于以碳化物析出沉淀硬化的铁基和钴基高温合金，由于碳化物硬而脆的本质及其非共

格析出的特点，其强化作用有以下特点：

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（1）低温下位错以Orowan绕过方式通过碳化物第二相。高温蠕变条件下，位错攀移机

制起重要作用，位错切割碳化物是非常困难的。

（2）并非所有碳化物具有强的时效强化能力，作为主要时效强化相的碳化物，必须具

备以下条件：

1)具有高温下可以溶解和低温下析出的可能性。极稳定的碳化物高温下难于溶解，

低温下就不能有效析出。

2）碳化物的结构与奥氏体基体相似，具有均匀析出的条件。晶界碳化物只对晶界行为

产生有利或不利的影响。

3）作为主要强化相的恶碳化物必须有一定的稳定性。高温下容易长大的碳化物将失去

强化效果。

(3）增加碳化物数量及弥散度有利于提高强化效果，但过分高的碳饱和度，往往有利于

形成大块碳化物（共晶及二次析出），引起脆性。一般碳化物总量不能太大，因此强化程度

是有限制的。

(4）强化基体，减少元素的恶扩散能力，这对于较易聚集长大的碳化物相来说是至关重

要的。基体固溶体中的位错及层错处是碳化物析出形核处。时效析出前，固溶体结构状态对

碳化物的析出以及碳化物与位错的交互作用有重要影响。碳化物在使用中发生的应变时效有

强的强化效果。

4、常用高温合金的分类

超耐热合金典型组织是奥氏体基体，在基体上弥散分布这碳化物、金属间化合物等强化

相。高温合金的主要元素有铬、钴、铝、钛、镍、钼、钨等。合金元素起稳定的奥氏体基体

组织，形成强化相，增加合金的抗氧化和抗腐蚀能力的作用。常用的高温合金有铁基、镍基

和钴基3种。

4.1铁基超耐热合金

铁基高温合金是奥氏体不锈钢发展起来的，含有一定量的铬和镍等元素。它是中等温度

（600~800℃）条件下使用的重要材料，具有校核的中温力学性能和良好的热加工塑性，合

金成分比较简单，成本较低。主要用于制作航空发动机和工业燃气轮机上涡轮盘，也可以制

作导向叶片、涡轮叶片、燃烧室，以及其他承力件、紧固件等。另一用途是制作柴油机上的

废气增压涡轮。由于沉淀强化型铁基合金的组织不够稳定抗氧化性较差，高温强度不足，因

而铁基合金不能在更高温度条件下应用。

4.1.1铁基高温合金的成分和性能

铁基高温合金中的镍是形成和稳定奥氏体的主要元素,并在时效处理过程中形成Ni

3

(Ti、

Al)沉淀强化相。铬主要用来提高抗氧化性、抗燃气腐蚀性。钼、钨用来强化固溶体。铝、

钛、铌用于沉淀强化。碳、硼、锆等元素则用于强化晶界。铁基高温合金按制造工艺可分为

变形高温合金和铸造高温合金，按强化方式可分为加工硬化型、固溶强化型和沉淀强化型高

温合金。一些典型的铁基高温合金的成分和性能见表。组织铁基高温合金的基体为奥氏体，

主要的沉淀强化相有γ'【Ni

3

(Ti、Al)】和γ"(Ni

3

Nb)相两类。此外，还有微量碳化物、硼

化物、Laves（如Fe

2

Mo)相和δ相等。与镍基高温合金组织相比,铁基合金中相组织较复杂,

稳定性较差,容易析出η(如Ni

3

Ti)、σ(如Fe

x

Cr

y

)、G(如Fe

6

Ni

16

Si

7

)、μ(如Fe

7

Mo

6

)和Laves

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等有害相。

4.2镍基超耐热合金

以镍为基体（含量一般大于50%）、在650~1000℃范围内具有较的强度和良好的抗氧化

性、抗燃气腐蚀能力的高温合金。

镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。其主要原因，一是镍基合

金中可以溶解较多的合金元素，且能保持较好的稳定性；二是可以形成共格有序的A3B型金

属间化合物γ’-[Ni(Al,Ti)]相作为强化相，使合金的得到有效的强化，获得比铁基高温合

金和钴基高温合金更高的高温强度；三是很含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗

氧化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金含有十多种元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蚀作用，

其他元素主要起强化作用。根据它们的强化作用方式可以分为固溶强化合金和沉淀强化合

金：固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬、钒等；沉淀强化元素，如铝、钛、铌和钽；晶界强

化元素，如硼、锆、镁和稀土元素等。

4.2.1镍基高温合金的组织特点

镍基合金的显微组织特点及其发展情况，合金中除奥氏体基体外，还有在基体中弭散分

布的γ'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：γ'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γ'相。在铸造合金中还出现在凝固过

程中形成的γ+γ'共晶，晶界析出不连续的颗粒状碳化物并被γ'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σ、µ

相，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。

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。

4.3钴基超耐热合金

钴基超耐热合金是含钴量40%~65%的奥氏体高温合金，在730~1100℃下，具有一定的高

温强度、良好的抗热腐蚀和抗氧化能力。用于制作工业燃气轮机、舰船燃气轮机的导向叶片

等。钴基合金的发展应考虑钴的资源情况。钴是一种重要的战略资源，世界上大多数国家缺

钴，以至于钴基合金的发展受到限制。

4.3.1钴基高温合金的成分

钴基合金一般含镍10%~22%，铬20%~30%以及钨、钼、钽和铌等固溶强化和碳化物形成

元素，含碳量很高，是一类以碳化物为主要强化相的高温合金。钴基合金的耐热能力与固溶

强化元素和碳化物形成元素含量多少有关。

4.3.2钴基高温的高温性能

钴基高温合金中碳化物的热稳定性较好。温度上升时﹐碳化物集聚长大速度比镍基合金

中的γ相长大速度要慢﹐重新回溶于基体的温度也较高(最高可达1100℃)﹐因此在温度

上升时﹐钴基合金的强度下降一般比较缓慢。

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钴基合金有很好的抗热腐蚀性能，一般认为，钴基合金在这方面优于镍基合金的原因，

是钴的硫化物熔点(如Co-Co4S3共晶，877℃)比镍的硫化物熔点(如Ni-Ni3S2共晶645℃)

高，并且硫在钴中的扩散率比在镍中低得多。而且由于大多数钴基合金含铬量比镍基合金高，

所以在合金表面能形成抵抗碱金属硫酸盐(如Na2SO4腐蚀的Cr2O3保护层)。但钴基高温合

金抗氧化能力通常比镍基合金低得多。

5、高温合金的几种制造工艺

不含或少含铝、钛的高温合金，一般采用电弧炉或非真空感应炉冶炼。含铝、钛高的

高温合金如在大气中熔炼时，元素烧损不易控制，气体和夹杂物进入较多，所以应采用真空

冶炼。为了进一步降低夹杂物的含量，改善夹杂物的分布状态和铸锭的结晶组织，可采用冶

炼和二次重熔相结合的双联工艺。冶炼的主要手段有电弧炉、真空感应炉和非真空感应炉；

重熔的主要手段有真空自耗炉和电渣炉。

固溶强化型合金和含铝、钛低（铝和钛的总量约小于4.5%）的合金锭可采用锻造开坯；

含铝、钛高的合金一般要采用挤压或轧制开坯，然后热轧成材，有些产品需进一步冷轧或冷

拔。直径较大的合金锭或饼材需用水压机或快锻液压机锻造。合金化程度较高、不易变形的

合金，目前广泛采用精密铸造成型，例如铸造涡轮叶片和导向叶片。

为了减少或消除铸造合金中垂直于应力轴的晶界和减少或消除疏松，近年来又发展出定

向结晶工艺。这种工艺是在合金凝固过程中使晶粒沿一个结晶方向生长，以得到无横向晶界

的平行柱状晶。实现定向结晶的首要工艺条件是在液相线和固相线之间建立并保持足够大的

轴向温度梯度和良好的轴向散热条件。此外，为了消除全部晶界，还需研究单晶叶片的制造

工艺。

粉末冶金工艺，主要用以生产沉淀强化型和氧化物弥散强化型高温合金。这种工艺可使

一般不能变形的铸造高温合金获得可塑性甚至超塑性。

综合处理高温合金的性能同合金的组织有密切关系，而组织是受金属热处理控制的。高

温合金一般需经过热处理。沉淀强化型合金通常经过固溶处理和时效处理。固溶强化型合金

只经过固溶处理。有些合金在时效处理前还要经过一两次中间处理。固溶处理首先是为了使

第二相溶入合金基体，以便在时效处理时使γ、碳化物（钴基合金）等强化相均匀析出，其

次是为了获得适宜的晶粒度以保证高温蠕变和持久性能。

固溶处理温度一般为1040～1220℃。目前广泛应用的合金，在时效处理前多经过1050～

1100℃中间处理。中间处理的主要作用是在晶界析出碳化物和γ膜以改善晶界状态，与此同

时有的合金还析出一些颗粒较大的γ相与时效处理时析出的细小γ相形成合理搭配。时效处

理的目的是使过饱和固溶体均匀析出γ相或碳化物(钴基合金)以提高高温强度，时效处理温

度一般为700～1000℃。

6、高温合金的应用

高温合金由于具有良好的高温蠕变性能，优异的抗腐蚀性能和磨蚀性能，以及良好的长

期组织稳定性和工艺性能，在能源领域、航空航天、化工产业等中有着越来越广泛的应用。

特别是在能源领域里，有着更加重要的地位。煤电用高参数临界发电锅炉中，过热器和再过

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热器必须使用抗蠕变性能良好，在蒸汽侧抗氧化性能和在烟气侧抗腐蚀性能优异的高温合金

管材；在气电用燃气轮机中，涡轮叶片和导向叶片需要使用抗高温腐蚀性能优良和长期组织

稳定的抗热腐蚀高温合金；在核电领域中，蒸汽发生器传热管必须选用抗溶液腐蚀性能良好

的高温合金；在煤的气化和节能减排领域，广泛采用抗高温热腐蚀和抗高温磨蚀性能优异的

高温合金；在石油和天然气开采，特别是深井开采中，钻具处于4~150摄氏度的酸性环境中，

加之二氧化碳、二氧化硫和泥沙等得存在。必须采用耐腐蚀耐磨高温合金。

7、参考文献

【1】郭建亭.高温合金在能源工业领域中的应用现状和发展[J]金属学报2010：5，46

【2】朱日彰，卢亚轩.耐热钢和高温合金.北京：化学工业出版社，1996:8

【3】陆世英.镍基及铁基耐热合金.北京：化学工业出版社，1989:10

【4】冶军.美国镍基高温合金.北京：科学出版社，1978:5

【5】郭建亭.高温合金材料学（上），应用基础理论.北京：科学出版社，2008:18

【6】康春光等，王新林主编.镍基和铁基耐蚀合金.中国材料工程大典，第二卷，钢铁材料

工程(上)，北京：化学工业出版社，2006:525