單晶高溫合金如何形成

❶ 高溫合金 什麼是高溫合金

一、變形高溫合金

變形高溫合金是指可以進行熱、冷變形加工，工作溫度范圍-253～1320℃，具有良好的力學性能和綜合的強、韌性指標，具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能的一類合金。按其熱處理工藝可分為固溶強化型合金和時效強化型合金。

1、固溶強化型合金

使用溫度范圍為900～1300℃，最高抗氧化溫度達1320℃。例如GH128合金，室溫拉伸強度為850MPa、屈服強度為350MPa；1000℃拉伸強度為140MPa、延伸率為85%,1000℃、30MPa應力的持久壽命為200小時、延伸率40%。固溶合金一般用於製作航空、航天發動機燃燒室、機匣等部件。

2、時效強化型合金

使用溫度為-253～950℃，一般用於製作航空、航天發動機的渦輪盤與葉片等結構件。製作渦輪盤的合金工作溫度為-253～700℃,要求具有良好的高低溫強度和抗疲勞性能。 例如：GH4169合金，在650℃的最高屈服強度達1000MPa；製作葉片的合金溫度可達950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸強度為490MPa，940℃、200MPa的持久壽命大於40小時。

變形高溫合金主要為航天、航空、核能、石油民用工業提供結構鍛件、餅材、環件、棒材、板材、管材、帶材和絲材。

二、鑄造高溫合金

鑄造高溫合金是指可以或只能用鑄造方法成型零件的一類高溫合金。其主要特點是：

1. 具有更寬的成分范圍 由於可不必兼顧其變形加工性能，合金的設計可以集中考慮優化其使用性能。如對於鎳基高溫合金，可通過調整成分使γ』含量達60%或更高，從而在高達合金熔點85%的溫度下，合金仍能保持優良性能。

2. 具有更廣闊的應用領域 由於鑄造方法具有的特殊優點，可根據零件的使用需要，設計、製造出近終形或無餘量的具有任意復雜結構和形狀的高溫合金鑄件。

根據鑄造合金的使用溫度，可以分為以下三類：

第一類：在-253～650℃使用的等軸晶鑄造高溫合金 這類合金在很大的范圍溫度內具有良好的綜合性能，特別是在低溫下能保持強度和塑性均不下降。如在航空、航天發動機上用量較大的K4169合金，其650℃拉伸強度為1000MPa、屈服強度850MPa、拉伸塑性15%；650℃，620MPa應力下的持久壽命為200小時。已用於製作航空發動機中的擴壓器機匣及航天發動機中各種泵用復雜結構件等。

第二類：在650～950 ℃使用的等軸晶鑄造高溫合金 這類合金在高溫下有較高的力學性能及抗熱腐蝕性能。例如K419合金，950℃時，拉伸強度大於700MPa、拉伸塑性大於6%；950℃，200小時的持久強度極限大於230MPa。這類合金適於用航空發動機渦輪葉片、導向葉片及整鑄渦輪。

第三類： 在950～1100℃使用的定向凝固柱晶和單晶高溫合金 這類合金在此溫度范圍內具有優良的綜合性能和抗氧化、抗熱腐蝕性能。例如DD402單晶合金，1100℃、130MPa的應力下持久壽命大於100小時。這是國內使用溫度最高的渦輪葉片材料，適用於製作新型高性能發動機的一級渦輪葉片。

隨著精密鑄造工藝技術的不斷提高，新的特殊工藝也不斷出現。細晶鑄造技術、定向凝固技術、復雜薄壁結構件的CA技術等都鑄造高溫合金水平大大提高，應用范圍不斷提高。

三、粉末冶金高溫合金

採用霧化高溫合金粉末，經熱等靜壓成型或熱等靜壓後再經鍛造成型的生產工藝製造出高溫合金粉末的產品。採用粉末冶金工藝，由於粉末顆粒細小，冷卻速度快，從而成分均勻，無宏觀偏析，而且晶粒細小，熱加工性能好，金屬利用率高，成本低，尤其是合金的屈服強度和疲勞性能有較大的提高。

FGH95粉末冶金高溫合金，650℃拉伸強度1500MPa；1034MPa應力下持久壽命大於50小時，是當前在650℃工作條件下強度水平最高的一種盤件粉末冶金高溫合金。粉末冶金高溫合金可以滿足應力水平較高的發動機的使用要求,是高推重比發動機渦輪盤、壓氣機盤和渦輪擋板等高溫部件的選擇材料。

四、氧化物彌散強化（ODS）合金

是採用獨特的機械合金化(MA)工藝，超細的(小於50nm)在高溫下具有超穩定的氧化物彌散強化相均勻地分散於合金基體中，而形成的一種特殊的高溫合金。其合金強度在接近合金本身熔點的條件下仍可維持，具有優良的高溫蠕變性能、優越的高溫抗氧化性能、抗碳、硫腐蝕性能。

目前已實現商業化生產的主要有三種ODS合金：

MA956合金 在氧化氣氛下使用溫度可達1350℃，居高溫合金抗氧化、抗碳、硫腐蝕之首位。可用於航空發動機燃燒室內襯。

MA754合金 在氧化氣氛下使用溫度可達1250℃並保持相當高的高溫強度、耐中鹼玻璃腐蝕。現已用於製作航空發動機導向器環和導向葉片。

MA6000合金 在1100℃拉伸強度為222MPa、屈服強度為192MPa；1100℃，1000小時持久強度為127MPa，居高溫合金之首位，可用於航空發動機葉片。

五、金屬間化合物高溫材料

金屬間化合物高溫材料是近期研究開發的一類有重要應用前景的、輕比重高溫材料。十幾年來，對金屬間化合物的基礎性研究、合金設計、工藝流程的開發以及應用研究已經成熟，尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制備加工技術、韌化和強化、力學性能以及應用研究方面取得了令人矚目的成就。

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）、高溫高強度、高鋼以及優異的抗氧化、抗蠕變等優點，可以使結構件減重35～50%。 Ni3Al基合金，MX-246具有很好的耐腐蝕、耐磨損和耐氣蝕性能，展示出極好的應用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蝕性能，在中溫（小於600℃）有較高強度，成本低，是一種可以部分取代不銹鋼的新材料。

❷ 什麼是單晶高溫合金

單晶高溫合金由以單個晶體為單位，因其合金化程度高，彌補了傳統的鑄鍛高溫合金鑄錠偏析嚴重、熱加工性能差、成形困難等難點，主要用於渦輪盤、壓氣機盤、鼓筒軸、封嚴盤、封嚴 環、導風輪以及渦輪盤高壓擋板等高溫承力轉動部件。
粉末、鑄鍛、單晶高溫合金相關發展及應用
在航空發動機的製造中，粉末高溫合金因其合金化程度高，彌補了傳統的鑄鍛高溫合金鑄錠偏析嚴重、熱加工性能差、成形困難等難點，主要用於渦輪盤、壓氣機盤、鼓筒軸、封嚴盤、封嚴 環、導風輪以及渦輪盤高壓擋板等高溫承力轉動部件，其中高性能發動機最關鍵部件之一的渦輪盤件製造技術已成為航空發動機的標志之一。
目前，超塑性等溫鍛造的粉末高溫合金渦輪盤已 用於西方許多軍用飛機發動機（這是第四代乃至更高性能的先進飛機的必要條件）。
在國內，一直以來大噸位擠壓設備的缺乏使得擠壓+超塑性鍛造工藝無法實施，近期北重集團3.6萬噸黑色 金屬垂直擠壓機的建造則意味著邁進了重要的一步。加上去年年度鎳基單晶高溫合金（單晶體的晶界最少，從而可以達到高度的抗蠕變性能，因而高溫合金的單晶體鑄造是西方國家高技術出 口管制中的重點技術之一）的進展，意味著高推重比的航空發動機製造有了一定的材料基礎。

❸ 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。

❹ 用於高壓渦輪葉片翼型的材料常常被稱為單晶高溫合金,解釋為什麼應用術語單晶

鑄造高溫合金是指可以或只能用鑄造方法成型零件的一類高溫合金。其主要特點是：
1.具有更寬的成分范圍由於可不必兼顧其變形加工性能，合金的設計可以集中kao慮優化其使用性能。如對於鎳基高溫合金，可通過調整成分使γ』含量達60%或更高，從而在高達合金熔點85%的溫度下，合金仍能保持優良性能。
2.具有更廣闊的應用領域由於鑄造方法具有的特殊優點，可根據零件的使用需要，設計、製造出近終形或無餘量的具有任意復雜結構和形狀的高溫合金鑄件。
根據鑄造合金的使用溫度，可以分為以下三類：
第一類：在-253～650℃使用的等軸晶鑄造高溫合金這類合金在很大的范圍溫度內具有良好的綜合性能，特別是在低溫下能保持強度和塑性均不下降。如在航空、航天發動機上用量較大的K4169合金，其650℃拉伸強度為1000MPa、屈服強度850MPa、拉伸塑性15%；650℃，620MPa應力下的持久壽命為200小時。已用於製作航空發動機中的擴壓器機匣及航天發動機中各種泵用復雜結構件等。
第二類：在650～950℃使用的等軸晶鑄造高溫合金這類合金在高溫下有較高的力學性能及抗熱腐蝕性能。例如K419合金，950℃時，拉伸強度大於700MPa、拉伸塑性大於6%；950℃，200小時的持久強度極限大於230MPa。這類合金適於用做航空發動機渦輪葉片、導向葉片及整鑄渦輪。
第三類：在950～1100℃使用的定向凝固柱晶和單晶高溫合金這類合金在此溫度范圍內具有優良的綜合性能和抗yang化、抗熱腐蝕性能。例如DD402單晶合金，1100℃、130MPa的應力下持久壽命大於100小時。這是國內使用溫度最高的渦輪葉片材料，適用於製作新型高性能發動機的一級渦輪葉片。
隨著精密鑄造工藝技術的不斷提高，新的特殊工藝也不斷出現。細晶鑄造技術、定向凝固技術、復雜薄壁結構件的CA技術等都使鑄造高溫合金水平大大提高，應用范圍不斷提高。

❺ 高溫合金的製造工藝

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。
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℃。

❻ 單晶高溫合金的介紹

單晶高溫合金由以單個晶體為單位，因其合金化程度高，彌補了傳統的鑄鍛高溫合金鑄錠偏析嚴重、熱加工性能差、成形困難等難點，主要用於渦輪盤、壓氣機盤、鼓筒軸、封嚴盤、封嚴 環、導風輪以及渦輪盤高壓擋板等高溫承力轉動部件。

❼ 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。

❽ 什麼是單晶定向凝固高溫合金

聽說過航空發動機渦輪葉片么？

首先，你需要明確，什麼是單晶，什麼是多晶；
第二，我們平時使用的金屬，多是多晶體，而單晶體的典型代表是單晶硅；
第三，明確了單晶體概念後，你知道單晶有方向特性了，那麼單晶定向凝固，意思就是單晶沿著某一個方向生長，這個方向的力學熱學等性能優異。
第四，高溫合金，就是這個材料的特殊屬性。
這個技術，主要用在航空發動機渦輪葉片上。
下面給你提供幾個鏈接，自行學習下吧！
單晶：
http://ke..com/link?url=82pr3MMhVaQczbMbUBBjfQH_
單晶生長：（有機物單晶，不是很直接，但能幫你理解。）

http://wenku..com/link?url=XzPEVR-
高溫合金：
http://ke..com/link?url=bKb404FI0h64ngZ_

❾ 單晶鑄造高溫合金的介紹

單晶葉片鑄件的理想組織是葉根、葉身和葉冠，都由毫無缺陷的多相單晶體組成。晶體取向應是〈100〉方向，並與葉片主應力軸方向之間的偏離不應大於10度。單晶鑄件可以用與定向凝固相同的設備和工藝制備，與定向凝固鑄件的區別只在於在水冷底盤的上部加入選晶器或仔晶，以便控制單一晶體進入鑄件。單晶鑄造高溫合金(single crystal superalloy)是指整個鑄件由一個晶粒組成的鑄造高溫合金。這是繼定向凝固鑄造高溫合金之後，進一步提高合金強度和使用溫度的一條途徑。單晶鑄造高溫合金作為新型航空發動機葉片材料得到廣泛應用。