高溫合金如何細化晶體

㈠ 提高高溫合金性能的途徑和方法有哪些

途徑是:固溶強化 加入與基體金屬原子尺寸不同的元素(鉻、鎢、鉬等)引起基體金屬點陣的畸變，加入能降低合金基體堆垛層錯能的元素（如鈷）和加入能減緩基體元素擴散速率的元素（鎢、鉬等），以強化基體。 沉澱強化 通過時效處理，從過飽和固溶體中析出第二相（γ』、γ"、碳化物等），以強化合金。γ『相與基體相同，均為面心立方結構，點陣常數與基體相近，並與晶體共格，因此γ相在基體中能呈細小顆粒狀均勻析出，阻礙位錯運動，而產生顯著的強化作用。γ』相是A3B型金屬間化合物，A代表鎳、鈷，B代表鋁、鈦、鈮、鉭、釩、鎢，而鉻、鉬、鐵既可為A又可為B。鎳基合金中典型的γ『相為Ni3(Al,Ti)。γ』相的強化效應可通過以下途徑得到加強： ①增加γ『相的數量； ②使γ』相與基體有適宜的錯配度，以獲得共格畸變的強化效應； ③加入鈮、鉭等元素增大γ』相的反相疇界能，以提高其抵抗位錯切割的能 高溫合金 高溫合金 力； ④加入鈷、鎢、鉬等元素提高γ『相的強度。γ"相為體心四方結構，其組成為Ni3Nb。因γ"相與基體的錯配度較大,能引起較大程度的共格畸變，使合金獲得很高的屈服強度。但超過700℃，強化效應便明顯降低。鈷基高溫合金一般不含γ相，而用碳化物強化。

㈡ 闡述高溫合金的定義

科技名詞定義
中文名稱：高溫合金 英文名稱：superalloy 定義：指在650°C以上溫度下具有一定力學性能和抗氧化、耐腐蝕性能的合金。目前常是鎳基、鐵基、鈷基高溫合金的統稱。 所屬學科：航空科技（一級學科）；航空材料（二級學科） 本內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公布
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高溫合金在600-1200℃高溫下能承受一定應力並具有抗氧化或抗腐蝕能力的合金。

目錄

簡介
發展
提高強度固溶強化
沉澱強化
晶界強化
氧化物彌散強化
製造工藝
發展趨勢
技術開發
物質應用簡介
發展
提高強度 固溶強化
沉澱強化
晶界強化
氧化物彌散強化
製造工藝
發展趨勢
技術開發
物質應用
展開 編輯本段簡介
按基體元素主要可分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金。按制備工藝可分為變形高溫 高溫合金
合金、鑄造高溫合金和粉末冶金高溫合金。按強化方式有固溶強化型、沉澱強化型、氧化物彌散強化型和纖維強化型等。高溫合金主要用於製造航空、艦艇和工業用燃氣輪機的渦輪葉片、導向葉片、渦輪盤、高壓壓氣機盤和燃燒室等高溫部件，還用於製造航天飛行器、火箭發動機、核反應堆、石油化工設備以及煤的轉化等能源轉換裝置。
編輯本段發展
發展過程從20世紀30年代後期起，英、德、美等國就開始研究高溫合金。第二次世界大戰期間，為了滿足新型航空發動機的需要，高溫合金的研究和使用進入了蓬勃發展時期。40年代初，英國首先在80Ni-20Cr合金中加入少量鋁和鈦，形成γ相以進行強化，研製成第一種具有較高的高溫強度的鎳基合金。同一時期，美國為了適應活塞式航空發動機用渦輪增壓器發展的需要，開始用Vitallium鈷基合金製作葉片。 此外，美國還研製出Inconel鎳基合金，用以製作噴氣發動機的燃燒室。以後，冶金學家為進一步提高合金的高溫強度，在鎳基合金中加入鎢、鉬、鈷等元素，增加鋁、鈦含量，研製出一系列牌號的合金，如英國的「Nimonic」，美國的「Mar-M」和「IN」等；在鈷基合金中,加入鎳、鎢等 高溫合金
元素，發展出多種高溫合金，如X-45、HA-188、FSX-414等。由於鈷資源缺乏，鈷基高溫合金發展受到限制。 40年代，鐵基高溫合金也得到了發展，50年代出現A-286和Incoloy901等牌號，但因高溫穩定性較差，從60年代以來發展較慢。蘇聯於1950年前後開始生產「ЭИ」牌號的鎳基高溫合金，後來生產「ЭП」系列變形高溫合金和ЖС系列鑄造高溫合金。中國從1956年開始試制高溫合金，逐漸形成「GH」系列的變形高溫合金和「K」系列的鑄造高溫合金。70年代美國還採用新的生產工藝製造出定向結晶葉片和粉末冶金渦輪盤，研製出單晶葉片等高溫合金部件，以適應航空發動機渦輪進口溫度不斷提高的需要。 北京融品科技有限公司提供高溫合金鍛件產品
編輯本段提高強度
固溶強化
加入與基體金屬原子尺寸不同的元素(鉻、鎢、鉬等)引起基體金屬點陣的畸變 高溫合金
，加入能降低合金基體堆垛層錯能的元素（如鈷）和加入能減緩基體元素擴散速率的元素（鎢、鉬等），以強化基體。
沉澱強化
通過時效處理，從過飽和固溶體中析出第二相（γ、γ"、碳化物等），以強化合金。γ相與基體相同，均為面心立方結構，點陣常數與基體相近，並與晶體共格，因此γ相在基體中能呈細小顆粒狀均勻析出，阻礙位錯運動，而產生顯著的強化作用。γ相是A3B型金屬間化合物，A代表鎳、鈷，B代表鋁、鈦、鈮、鉭、釩、鎢，而鉻、鉬、鐵既可為A又可為B。鎳基合金中典型的γ相為Ni3(Al,Ti)。γ相的強化效應可通過以下途徑得到加強： ①增加γ相的數量； ②使γ相與基體有適宜的錯配度，以獲得共格畸變的強化效應； ③加入鈮、鉭等元素增大γ相的反相疇界能，以提高其抵抗位錯切割的能 高溫合金
力； ④加入鈷、鎢、鉬等元素提高γ相的強度。γ"相為體心四方結構，其組成為Ni3Nb。因γ"相與基體的錯配度較大,能引起較大程度的共格畸變，使合金獲得很高的屈服強度。但超過700℃，強化效應便明顯降低。鈷基高溫合金一般不含γ相，而用碳化物強化。
晶界強化
在高溫下，合金的晶界是薄弱環節，加入微量的硼、鋯和稀土元素可改善晶界強度。這是因為稀土元素能凈化晶界，硼、鋯原子能填充晶界空位，降低蠕變過程中晶界擴散速率，抑制晶界碳化物的集聚和促進晶界第二相球化。另外，鑄造合金中加適量的鉿，也能改善晶界的強度和塑性。還可通過熱處理在晶界形成鏈狀分布的碳化物或造成彎曲晶界，提高塑性和強度。
氧化物彌散強化
通過粉末冶金方法，在合金中加入高溫下仍保持穩定的細小氧化物，呈彌散分布狀 高溫合金
態，從而獲得顯著的強化效應。通常加入的氧化物有ThO2和Y2O3等。這些氧化物是通過阻礙位錯運動和穩定位錯亞結構等因素而使合金得到強化的。
編輯本段製造工藝
不含或少含鋁、鈦的高溫合金，一般採用電弧爐或非真空感應爐冶煉。含鋁、鈦高的高溫合金如在大氣中熔煉時，元素燒損不易控制，氣體和夾雜物進入較多，所以應採用真空冶煉。為了進一步降低夾雜物的含量，改善夾雜物的分布狀態和鑄錠的結晶組織，可採用冶煉和二次重熔相結合的雙聯工藝。冶煉的主要手段有電弧爐、真空感應爐和非真空感應爐；重熔的主要手段有真空自耗爐和電渣爐。 高溫合金
固溶強化型合金和含鋁、鈦低（鋁和鈦的總量約小於4.5％）的合金錠可採用鍛造開坯；含鋁、鈦高的合金一般要採用擠壓或軋制開坯，然後熱軋成材，有些產品需進一步冷軋或冷拔。直徑較大的合金錠或餅材需用水壓機或快鍛液壓機鍛造。 合金化程度較高、不易變形的合金，目前廣泛採用精密鑄造成型，例如鑄造渦輪葉片和導向葉片。為了減少或消除鑄造合金中垂直於應力軸的晶界和減少或消除疏鬆，近年來又發展出定向結晶工藝。這種工藝是在合金凝固過程中使晶粒沿一個結晶方向生長，以得到無橫向晶界的平行柱狀晶。實現定向結晶的首要工藝條件是在液相線和固相線之間建立並保持足夠大的軸向溫度梯度和良好的軸向散熱條件。此外，為了消除全部晶界，還需研究單晶葉片的製造工藝。 粉末冶金工藝，主要用以生產沉澱強化型和氧化物彌散強化型高溫合金。這種工藝可使一般不能變形的鑄造高溫合金獲得可塑性甚至超塑性。 綜合處理高溫合金的性能同合金的組織有密切關系，而組織是受金屬熱處理控制的。高溫合金一般需經過熱處理。沉澱強化型合金通常經過固溶處理和時效處理。固溶強化型合金只經過固溶處理。有些合金在時效處理前還要經過一兩次中間處理。固溶處理首先是為了使第二相溶入合金基體，以 高溫合金
便在時效處理時使γ、碳化物（鈷基合金）等強化相均勻析出，其次是為了獲得適宜的晶粒度以保證高溫蠕變和持久性能。 固溶處理溫度一般為1040～1220℃。目前廣泛應用的合金，在時效處理前多經過1050～1100℃中間處理。中間處理的主要作用是在晶界析出碳化物和γ膜以改善晶界狀態，與此同時有的合金還析出一些顆粒較大的γ相與時效處理時析出的細小γ相形成合理搭配。時效處理的目的是使過飽和固溶體均勻析出γ相或碳化物(鈷基合金)以提高高溫強度，時效處理溫度一般為700～1000℃。
編輯本段發展趨勢
高溫合金發展的趨勢是進一步提高合金的工作溫度和改善中溫或高溫下承受各種載荷的能力，延長合金壽命。就渦輪葉片材料而言，單晶葉片將進入實用階段，定向結晶葉片的綜合性能將得到改進。 此外，有可能採用激冷態合金粉末製造多層擴散連接的空心葉片，從而適應提高燃氣溫度的需要。就導向葉片和燃燒室材料而言，有可能使用氧化物彌散強化的合金，以大幅度提高使用溫度。為了提高抗腐蝕和耐磨蝕性能，合金的防護塗層材料和工藝也將獲得進一步發展。
編輯本段技術開發
高梯度定向凝固共晶高溫合金的組織與性能 K4169高溫合金組織細化及性能優化研究 高溫合金
鑄造鎳基高溫合金中Ni_5Zr的溶解和轉變 定向工藝和鉿含量對一種鎳基高溫合金的影響 Mg在高溫合金GH220中的作用 GH2027鐵基高溫合金的第二相研究 Ni_3Al基高溫合金添加碳化物質點的探索研究 MC和M_3B_2相在一種Ni-Cr-Co高溫合金中的析出 鎳基高溫合金GH4145/SQ的高溫低周疲勞行為 變形高溫合金成型質量控制中的轉換研究 高梯度定向凝固共晶高溫合金的組 高溫合金
織與性能 K4169高溫合金組織細化及性能優化研究 鑄造鎳基高溫合金中Ni_5Zr的溶解和轉變 定向工藝和鉿含量對一種鎳基高溫合金的影響 Mg在高溫合金GH220中的作用 FGH95粉末高溫合金應力時效的組織和相分析 Rene′88DT粉末高溫合金組織及γ′相析出動力學研究 鎳基粉末高溫合金中夾雜物導致裂紋萌生和擴展行為的研究 鎳基粉末高溫合金中夾雜物的微觀力學行為研究 粉末高溫合金的研究與發展
編輯本段物質應用
高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應力作用下長期工作的一類金屬材料；並具有較高的高溫強度，良好的抗氧化和抗腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金為單一奧氏體組織，在各種溫度下具有良好的組織穩定性和使用可靠性， 高溫合金產品圖片 融品科技提供
基於上述性能特點，且高溫合金的合金化程度較高，又被稱為「超合金」，是廣泛應用於航空、航天、石油、化工、艦船的一種重要材料。按基體元素來分，高溫合金又分為鐵基、鎳基、鈷基等高溫合金。鐵基高溫合金使用溫度一般只能達到750~780℃，對於在更高溫度下使用的耐熱部件，則採用鎳基和難熔金屬為基的合金。 鎳基高溫合金在整個高溫合金領域佔有特殊重要的地位，它廣泛地用來製造航空噴氣發動機、各種工業燃氣輪機最熱端部件。若以150MPA-100H持久強度為標准，而目前鎳合金所能承受的最高溫度〉1100℃，而鎳合金約為950℃，鐵基的合金〈850℃,即鎳基合金相應地高出150℃至250℃左右。所以人們稱鎳合金為發動機的心臟。目前，在先進的發動機上，鎳合金已佔總重量的一半，不僅渦輪葉片及燃燒室，而且渦輪盤甚至後幾級壓氣機葉片也開始使用鎳合金。與鐵合金相比，鎳合金的優點是：工作溫度較高，組織穩定、有害相少及搞氧化搞腐蝕能力大。與鈷合金相比，鎳合金能在較高溫度與應力下工作，尤其是在動葉片場合。 鎳合金具有上述優點與其本身的某些卓越性能有關。鎳為面心立方體，組織非常 高溫合金生產用關鍵設備 真空爐
穩定，從室溫到高溫不發生同素異型轉變；這對選作基體材料十分重要。眾所周知，奧氏體組織比鐵素體組織具有一系列的優點。 鎳具有高的化學穩定性，在500度以下幾乎不發生氧化，學溫下也不受溫氣、水及某些鹽類水溶液的作用。鎳在硫酸及鹽酸中溶解很慢，而在硝酸中溶解很快。 鎳具有很大的合金能力，甚至添加十餘種合金元素也不出現有害相，這就為改善鎳的各種性能提供潛在的可能性。 純鎳的力學性能雖不強，但塑性卻極好，尤其是低溫下塑性變化不大

㈢ 高溫合金都有哪些制備工藝

以鎳為基體，在650～1000℃范圍內具有較高強度和良好抗氧化、抗腐蝕能力的高溫合金材料。
應用領域：航天 航空 石油 化工 機械 海洋 環保 能源 食品等。
進口高溫合金牌號：哈氏系列C-276、C-22、C-2000、C-4、B-3、G-30、ALLOY59、Inconel600、Inconel601、Inconel625、Inconel718、Inconel X750、Incoloy800、Incoloy800H、Incoloy800HT、Incoloy825、Monel400、Monel k500、Alloy20、Alloy 28 、Alloy31、RA330、RA333、N02201、NIMONIC系列、MP35N、ELGILOY、HAYNES HR-120 / HR-160 、HAYNES 556/242/230等。
純 鎳NI201、NI200等。
變形高溫合金牌號：GH1040、GH1131、GH1132、GH1140、GH2132、GH2136、GH2026、GH2696、GH2747、GH3128、GH3039、GH3030、GH3044、GH3536、GH4049、GH4090、GH4099、GH4141、GH4145、GH4169、GH4648、GH4738、GH4202、GH600、GH625、GH605、GH5188等。
鑄造高溫合金牌號：K213 、K403 、K417、K417G、 K418 、K418B、 K423、 K424、 K438 、K465、K4169、K4163、K644、MAR-M246、MA956等
耐蝕合金牌號：NS111、NS112、NS113、NS142、 NS143、 NS312、 NS313、NS315、 NS321、 NS322、 NS333、 NS334、 NS335、NS336 等。
主要規格：
無縫管、鋼板、圓鋼、鍛件、法蘭、圓環、焊管、鋼帶、直條、絲材及配套焊材、圓餅、扁鋼、六角棒、大小頭、彎頭、三通、加工件、螺栓螺母、緊固件
篇幅有限，如需更多更詳細介紹，歡迎咨詢了解。

㈣ 高溫合金常用的分類有哪

高溫合金主要牌號：

固溶強化型鐵基合金：

GH1015、GH1035、GH1040、GH1131、GH1140

時效硬化性鐵基合金：

GH2018、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132、GH2135、GH2136、GH2302、GH2696

固溶強化型鎳基合金：

GH3030、GH3039、GH3044、GH3028、GH3128、GH3536、GH605,GH600

時效硬化型鎳基合金：

GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169、GH4145、GH4090

國外的高溫合金叫包含inconel系列 incoloy系列 Hastelloy系列

成分和性能

鎳基合金是高溫合金中應用最廣、高溫強度最高的一類合金。其主要原因，一是鎳基合金中可以溶解較多合金元素，且能保持較好的組織穩定性；二是可以形成共格有序的 A3B型金屬間化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]相作為強化相，使合金得到有效的強化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強度；三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗yang化和抗燃氣腐蝕能力。鎳基合金含有十多種元素，其中Cr主要起抗yang化和抗腐蝕作用，其他元素主要起強化作用。根據它們的強化作用方式可分為：固溶強化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等；沉澱強化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭；晶界強化元素，如硼、鋯、鎂和稀土元素等。

㈤ 單晶鑄造高溫合金的工藝

選晶法是單晶高溫合金葉片制備中最基本的工藝方法. Higginbotham把常用的單晶選晶器結構歸納為四種類型:螺旋型、傾斜型、轉折型、尺度限制型(縮頸型)隨著單晶高溫合金研究的發展,螺旋型選晶器逐漸淘汰掉其他三種選晶器,成為目前應用最廣泛也是最成功的選晶器類型。
選晶法的原理就是利用選晶器的這種狹窄界面,只允許一個晶粒長出它的頂部,然後這個晶粒長滿整個型腔,從而得到單晶體. 其晶體競爭生長機制是:螺旋結構總的攀升走向正好與散熱方向相反,致使螺旋體內散熱均勻,因此在整個螺旋形生長過程中,位向最適合生長的那個晶粒將其他眾多的初生晶粒一一淘汰,不斷長出枝晶並最終進入試樣本體成為單晶鑄件.
至於鎳基單晶合金，在鎳的Gamma固溶態中，有大量分散結晶構造稍為不同的Gamma基本態，只要將這種結晶單晶化，在定向凝固合金中，增加Gamma基本態，提高高溫強度。鎳基單晶合金基本上消除定向凝固高溫合金的限制。F119的渦輪葉片是用第三代單晶作的，DD3可能是第一代。

㈥ 請問奧氏體不銹鋼如何通過熱處理細化晶粒

可以，不銹鋼的固溶處理就細化晶粒的作用，固溶處理的原理和目如下：

1. 固溶處理（solution treatment）：指將合金加熱到高溫單相區恆溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中後快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。

2. 多種特殊鋼，高溫合金，特殊性能合金，有色金屬。

   尤其適用：1.熱處理後須要再加工的零件。

   2.消除成形工序間的冷作歲敬硬化。

   3.焊接後工件。

3. 固溶處理是為了溶解基體內碳化物、γ』相等以得到均勻的過飽和固溶體，便於時效時重新析出顆粒細小、分布均勻的碳化物和γ』等強化相，同時消除由於冷熱加工產生的應力，使合金發生再結晶。其次，固溶處理是為了獲得適宜的晶粒度，以保證合金高溫抗蠕變性能。固溶處理的溫度范圍大約在980~1250℃之間，主要根據各個合金中相析出和溶解規律及使用要求來選擇，以保證主要強化相必要的析出條件和一定的晶粒度。對於長期高溫使用的合金，要求有較好的高溫持久和蠕變性能，應選擇較高的固溶溫度以獲得較大的晶粒度；對於中溫使用並要求較好的室溫硬度、屈服強度、拉伸強度、哪洞沖擊韌性和疲勞強度的合金，可採用較低的固溶溫度，保證較小的晶粒度。高溫固溶處理時，各種析出相都逐步溶解，同時晶粒長大；低溫固溶處理時，不僅有主要強化相的溶解，而且可能有某些相的析出。對於過飽和度低的合金，通常選擇較快的冷卻速度；對於過飽和度高的合金，通常為空氣李雀枯中冷卻。

   
   

㈦ 鎳基高溫合金的形態組織是怎樣的

除腔大坦奧氏體基體外，還有分布在基體中的γ'相、晶界上的二次碳化物、凝固時析出的一次碳化物和硼化物等。隨著合金化程度的提高，顯微組織的變化有如下趨勢：γ'相的數量和尺寸逐漸增加，從球形到立方體，同一合金中出現不同尺寸和形狀的γ'相。凝固過程中形成的γ+γ'共晶也出現在鑄造合金中。不連續的顆粒狀碳化物在晶界處析出，並被γ'相薄膜包圍。這些微觀結構的變化改善了合金的性能。

定向晶體葉片消除了對空隙和裂紋敏感的橫向晶界，使所有晶界與應力軸平行，從而提高了合金的使用性能。單晶葉片仿告消除了所有晶界，不需要添加晶界強化元素，使合金的初始熔化溫度相對較高，提高了合金的高溫強度，進一步提高了合金的綜合性能。它在800℃以下具有較高的強度，在540℃以下具有良好的抗鬆弛性。它還具有良好的成型性和焊接性能。該合金主要用於製造在800℃以下工作、要求高強度耐腐蝕的環形零件、結構件和螺栓等零件，在540℃以下工作、具有中、低應力、要求抗鬆弛的平面彈簧和螺旋彈簧。也可用於製造渦輪機葉片等零件。

小編針對問題做得詳細解小編針對問題做得詳細解讀，希望對大家有所幫助，如果還有什麼問題可以在評論區給我留言，大家可以多多和我評論，如果哪裡有不對的地方，大家也可以多多和我互動交流，如果大家喜歡作者，大家也可以關注我哦，的點贊是對我最大的幫助，謝謝大家了。