粉末、铸锻、单晶高温合金相关发展及应用

在航空发动机的制造中，粉末高温合金因其合金化程度高，弥补了传统的铸锻高温合金铸锭偏析严重、热加工性能差、成形困难等难点，主要用于涡轮盘、压气机盘、鼓筒轴、封严盘、封严 环、导风轮以及涡轮盘高压挡板等高温承力转动部件，其中高性能发动机最关键部件之一的涡轮盘件制造技术已成为航空发动机的标志之一。

超塑性等温锻造的粉末高温合金涡轮盘已 用于西方许多军用飞机发动机（这是第四代乃至更高性能的先进飞机的必要条件）。

在国内，一直以来大吨位挤压设备的缺乏使得挤压 超塑性锻造工艺无法实施，近期北重集团3.6万吨黑色 金属垂直挤压机的建造则意味着迈进了重要的一步。加上镍基单晶高温合金（单晶体的晶界最少，从而可以达到高度的抗蠕变性能，因而高温合金的单晶体铸造是西方国家高技术出 口管制中的重点技术之一）的进展，意味着高推重比的航空发动机制造有了一定的材料基础。2100433B 解读词条背后的知识 上海英能合金 上海英能特种合金有限公司官方帐号

DD408单晶高温合金DD8化学成分密度物理性能

一：牌号：DD408(DD8)单晶高温合金二：化学成分：硫s（≤0.010）钴co（8.00~9.00） 钨w（5.60~6.40）锰mn（≤0.150）硅si(≤0.150) 铬cr(15.50~16.50) 铁fe(≤0.50）磷p（≤0.010）镍ni（余量）碳...

单晶镍基高温合金是一种合金材料。

中文名称

单晶镍基高温合金

英文名称

single crystal nickel based superalloy

定　　义

采用特殊方法，使熔融高温镍基合金在凝固过程中只产生一个晶核，定向生长，最后由一个晶粒组成的晶体。其使用温度比普通镍基铸造高温合金大幅提高。

应用学科

材料科学技术（一级学科），金属材料（二级学科），特殊用途金属材料（三级学科），高温合金（四级学科）

大尺寸高温合金单晶涡轮叶片是重型燃气轮机的关键部件，而杂晶是单晶涡轮叶片的一个重要缺陷，严重影响其力学性能和使用寿命，成为制约重型燃气轮机发展的主要瓶颈。前期研究表明，稳态磁场能够控制金属熔体流动和固/液界面前沿晶体形核，有望成为一种控制单晶高温合金中杂晶缺陷的方法。在此基础上，本项目拟以镍基单晶高温合金为研究对象，定向凝固技术为主要手段，系统研究稳态磁场下单晶高温合金定向凝固中杂晶的形成规律，探索磁场下熔体流动和形核过冷度的变化规律，阐明多种磁效应共同作用下熔体流动和形核过冷度与杂晶形成之间的关系，揭示磁场控制杂晶形成的作用机制，构建稳态磁场下单晶高温合金中杂晶形成预测模型。本项目的成功实施将为有效利用稳态磁场控制杂晶缺陷以及开发新的杂晶控制方法提供科学依据，具有重要的理论意义和工程应用价值。

铸造高温合金(cast superalloy)

以铸造方法直接制备零部件的高温合金材料。根据合金基体成分，可以分为铁基铸造高温合金、镍基铸造高温合金和钻基铸造高温合金3种类型。按结晶方式，又可以分为多晶铸造高温合金、定向凝固铸造高温合金、定向共晶铸造高温合金和单晶铸造高温合金等4种类型。铸造高温合金的大部分属于多晶铸造高温合金。

特点 铸造高温合金具有如下特点：

(1)合金化程度高。γ’ 强化相(见高温合金材料的金属问化合物相)形成元素铝、钛、铌、钽等高达16%，还加入一定量固溶强化元素钨、钼。

(2)铬含量较低，大部分都在10%以下。

(3)晶界强化元素硼含量都在O．01%以上。

(4)碳含量大都超过o．1%，钴基铸造高温合金的碳含量有些高达1%。(5)有些铸造高温合金中加入1%～2%铪，改善中温塑性，并提高抗蠕变强度。

显微组织特征 铸造高温合金显微组织(见高温合金材料显微组织)中，除γ’ 相外，还有γ- γ’ 共晶相，一次碳化物相也比较多，沿着树枝晶间分布，有些合金还有M3B2硼化物析出。铸造高温合金热处理工艺比较简单，有些甚至不需要进行热处理就可以使用。

零件生产 铸造高温合金一般在大型真空感应炉中冶炼母合金，用失蜡精密造型法制造 壳型，然后在小型真空感应炉中重熔浇注成零件。

缺陷及消除 铸造件中不可避免会产生一些显微疏松，可采用热等静压处理使之减轻或消除，增加零件的可靠性。铸造高温合金零件的晶粒度比较大，对疲劳性能不利。通常采用表面晶粒细化法来获得零件表层的细晶。

发展方向 运用定向凝固技术可生产无横向晶界的柱状晶叶片或完全消除晶界的单晶叶片，使高温疲劳寿命和持久强度都有成倍提高，这是当前铸造高温合金的发展方向。