鎳基高溫合金的發(fā)展與應用

發(fā)動機技術的發(fā)展與高溫合金的發(fā)展有關。1929年，美國的Meric、Bedford和Pilling等在80鎳-20鉻合金中溶入少量的鈦和鋁，提高了合金的蠕變強度，但這并未引起人們的注意。1937年德國Hansvonohain渦輪氣發(fā)動機Heinkel問世，兩年后，英國也研制出Whittle渦輪噴氣發(fā)電機。然而，噴氣發(fā)電機熱端部件對材料的高溫性能和機械性能都有很高的要求。1939、英國Mond鎳公司首先研制成低碳和含鈦鎳合金nimonic75，準備用作惠特爾發(fā)動機渦輪葉片，很快，Nimonic80合金問世，其性能更優(yōu)越，由于該合金含鋁和鈦，因而蠕變性能比Nimonic75至少高出50℃。

鎳基高溫合金的發(fā)展包括兩個方而:成分的設計和工藝的革新。40年代初，真空熔煉技術的開始初步運用;在50年代后期，采用熔模鑄造工藝，開發(fā)了一系列具有良好的高溫強度的鑄造合金;60年代中期，發(fā)展出了性能更好的定向結晶和單晶高溫合金以及粉末冶金高溫合金;為了順應艦船和工業(yè)燃氣輪機等工作的需要，六十年代，研制出一批抗熱腐蝕性、組織穩(wěn)定的高鉻鎳基合金。在這四十年中，鎳基合金的使用溫度從700℃增加到1100℃，平均每年增加約10℃。

鎳基高溫合金，特別是鎳基單晶高溫合金，已廣泛應用于先進的燃氣輪機葉片和導向葉片。這種合金是由于γ'相的析出得以強化，Ni3Al富鎳γ'L12結構相干相位。其優(yōu)異的力學性能取決于基體中的高體積分數(shù)和細分散性，以及在基體中的溶液強化元素（稀土、鉻、鉬、鎢、鉬、鉻、鉬、鉻、鉬、鉻）的含量。因此，對于高溫合金組織穩(wěn)定性是關鍵問題。γ'相粒子粗化對合金有害。對多晶鎳基高溫合金，u-700持久壽命，是由約50%的預期壽命由于σ相形成而減少。田等人研究發(fā)現(xiàn)，由于的難熔元素的消耗，沉淀的μ階段會明顯降低抗蠕變性能和高溫合金的持久壽命。

采用定向凝固工藝消除所有晶界的合金稱為單晶高溫合金，單晶高溫合金最主要的用途是制作先進航空發(fā)動機的渦輪葉片和導向葉片，或空心渦輪葉片和導向葉片與復雜的腔，和整個葉片是一個單一的晶體。DD6單晶合金是鎳基單晶高溫合金的第二代，具有鑄造性能好、耐高溫、耐腐蝕、高強度、高硬度、綜合性能好。與第一代單晶合金相比，其耐溫能力提高約30℃-60℃。廣泛應用于發(fā)動機渦輪葉片。