高(gao)(gao)(gao)溫(wen)合金(jin)具有良(liang)好(hao)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)強度(du)和(he)抗(kang)氧(yang)化抗(kang)腐蝕性(xing)(xing)能、優異的(de)(de)抗(kang)疲勞和(he)抗(kang)蠕變性(xing)(xing)能、以及(ji)甚(shen)佳的(de)(de)斷裂性(xing)(xing)能和(he)組織(zhi)穩定性(xing)(xing)，是現代國(guo)(guo)(guo)防建設(she)和(he)國(guo)(guo)(guo)民經濟發(fa)展不可(ke)替(ti)代的(de)(de)關(guan)鍵材料(liao)[1]。高(gao)(gao)(gao)溫(wen)合金(jin)的(de)(de)發(fa)展與(yu)航(hang)空發(fa)動(dong)(dong)機和(he)各(ge)種工(gong)業燃(ran)氣輪(lun)機的(de)(de)發(fa)展密切(qie)相關(guan)，是航(hang)空發(fa)動(dong)(dong)機和(he)工(gong)業燃(ran)氣輪(lun)機發(fa)展的(de)(de)重(zhong)要(yao)保證，而(er)航(hang)空發(fa)動(dong)(dong)機及(ji)工(gong)業燃(ran)氣輪(lun)機的(de)(de)發(fa)展是高(gao)(gao)(gao)溫(wen)合金(jin)發(fa)展的(de)(de)動(dong)(dong)力。先(xian)進(jin)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)合金(jin)材料(liao)和(he)工(gong)藝的(de)(de)研制(zhi)屬(shu)高(gao)(gao)(gao)技(ji)術領域。高(gao)(gao)(gao)溫(wen)合金(jin)的(de)(de)發(fa)展水(shui)平是一個國(guo)(guo)(guo)家(jia)工(gong)業水(shui)平高(gao)(gao)(gao)低的(de)(de)標(biao)志(zhi)之一，也是一個國(guo)(guo)(guo)家(jia)國(guo)(guo)(guo)防力量強弱的(de)(de)標(biao)志(zhi)之一。世界各(ge)先(xian)進(jin)國(guo)(guo)(guo)家(jia)都非常重(zhong)視高(gao)(gao)(gao)溫(wen)合金(jin)的(de)(de)研究(jiu)、生產(chan)和(he)應用，并(bing)投入了大量的(de)(de)人力和(he)物力。

我(wo)(wo)國(guo)從(cong)1956年開始研制和生產(chan)高溫合金。50多年來，我(wo)(wo)國(guo)高溫合金從(cong)無到有，從(cong)仿制到創新，已先(xian)后研制和生產(chan)了近200個(ge)牌(pai)號，形(xing)成了具有中(zhong)國(guo)特色的完(wan)(wan)整的高溫合金體系，保證(zheng)了我(wo)(wo)國(guo)航空航天(tian)發(fa)動機及(ji)燃氣輪機所(suo)需高溫合金材料完(wan)(wan)全立足于國(guo)內。

中國科學院金(jin)(jin)(jin)屬研(yan)(yan)究(jiu)所高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)和(he)金(jin)(jin)(jin)屬間化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)研(yan)(yan)究(jiu)組(zu)從1962年開始研(yan)(yan)究(jiu)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)，至今已有50年歷史，先后研(yan)(yan)制成功或正在研(yan)(yan)究(jiu)的(de)有鐵(tie)基(ji)(ji)變形(xing)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)GH2135、GH2035A、GH2984、GH2328、GH2901、GH2761、GH2107；鎳基(ji)(ji)變形(xing)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)GH4413；無縫管材合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)GH3044大尺(chi)寸渦(wo)輪盤(pan)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)GH4698和(he)GH4742；鎳基(ji)(ji)鑄造合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)K4169、K435、K446、K452、K447、K445；鈷基(ji)(ji)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)K640S；BC合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)I(444；定(ding)向凝固高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)DZ417G、DZ483、DZ444G；單(dan)晶高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)DD444、DD417G、DD483；低膨脹高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)GH2903等20多個(ge)牌號，其(qi)中約(yue)有一半是(shi)與(yu)兄弟組(zu)或其(qi)它單(dan)位共(gong)同完成的(de)。下面重點介紹(shao)幾種我國獨創和(he)獨具特色的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)。

1、渦輪盤用鐵基高溫合金GH2135

GH2135合(he)(he)金是中(zhong)國科學(xue)院金屬(shu)研(yan)究(jiu)(jiu)所(suo)于1958年在(zai)師(shi)昌緒先(xian)生指導下研(yan)制(zhi)(zhi)的(de)(de)鐵(tie)基變形合(he)(he)金，用以(yi)代替當(dang)時大量使用的(de)(de)鎳基合(he)(he)金GH4033。初期由于中(zhong)心縮孔等冶金缺陷，在(zai)撫順鋼廠鍛(duan)造時不(bu)能成材，而(er)且由于追(zhui)求持久強度，選擇的(de)(de)固溶處理(li)溫度高(gao)達1220℃，處理(li)后的(de)(de)試棒表面由于氧化皮太厚而(er)暫(zan)停研(yan)究(jiu)(jiu)。在(zai)終止研(yan)究(jiu)(jiu)幾年后，1962年本(ben)研(yan)究(jiu)(jiu)組(zu)重新開始研(yan)制(zhi)(zhi)，從合(he)(he)金的(de)(de)成分范圍、最佳成分控(kong)制(zhi)(zhi)、熱處理(li)制(zhi)(zhi)度、組(zu)織結構到全面力(li)學(xue)性能測試等，都進(jin)行了較為深(shen)入的(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)。

GH2135合金(jin)的綜合性能達(da)到(dao)或超過(guo)了(le)GH4033合金(jin)。1964年(nian)開始到(dao)撫順鋼(gang)(gang)廠(chang)進行(xing)工業試(shi)生(sheng)產，并與撫鋼(gang)(gang)合作開展工程化研究，取得了(le)大量數據(ju)。在(zai)國內外(wai)公開發表論(lun)文(wen)數十篇，并出(chu)版GH2135鐵基高溫合金(jin)匯(hui)編一本[2】。自1967年(nian)GH2135合金(jin)正式列(lie)入(ru)“冶(ye)標”開始轉(zhuan)入(ru)批量生(sheng)產，至1974年(nian)，撫鋼(gang)(gang)、上(shang)鋼(gang)(gang)五(wu)廠(chang)、大冶(ye) 鋼(gang)(gang)廠(chang)，齊(qi)齊(qi)哈爾鋼(gang)(gang)廠(chang)等冶(ye)金(jin)廠(chang)生(sheng)產量達(da)1000多t。

GH2135合金主要用(yong)作渦輪(lun)盤材料(liao)，也曾經用(yong)來制作渦輪(lun)葉片(pian)和燃氣(qi)輪(lun)機的火(huo)焰筒等不同結構件。

1.1合金(jin)的化學成分(fen)特點(dian)

GH2135合金的(de)化學(xue)成分，與GH4033合金相比，最大(da)特(te)點是節(jie)省大(da)量的(de)鎳和(he)少量的(de)鉻(ge)。從表1可以看出，GH2135可節(jie)省41％的(de)鎳和(he)5.5％的(de)鉻(ge)。這在當時中國(guo)缺乏鎳和(he)鉻(ge)資(zi)源的(de)情況下，特(te)別是西方(fang)資(zi)本主義國(guo)家對(dui)我國(guo)進(jin)行(xing)經(jing)(jing)濟封(feng)鎖的(de)形勢下，不僅具(ju)有十分重要的(de)經(jing)(jing)濟意義，而(er)且有著不可估量的(de)政治意義。

與GH4033合金(jin)相(xiang)比(bi)，GH2135合金(jin)還利用了4％左右(you)(you)的(de)(de)難熔金(jin)屬元素(su)w+Mo進行固(gu)溶強(qiang)化(hua)(hua)，而(er)(er)GH4033則沒有采用難熔金(jin)屬固(gu)溶強(qiang)化(hua)(hua)。同(tong)時，GH2135 合金(jin)加(jia)入了約5％的(de)(de)Al+Ti進行沉淀強(qiang)化(hua)(hua)，而(er)(er)GH4033合金(jin)僅(jin)加(jia)入了3.4％左右(you)(you)的(de)(de)Al+Ti形成)，強(qiang)化(hua)(hua)，前(qian)者(zhe)γ'相(xiang)的(de)(de)含(han)量(liang)為12％～16％[3]，而(er)(er)后者(zhe)γ'相(xiang)的(de)(de)含(han)量(liang)則只有7.3％～9.1％[4]。

1.2合金的顯微(wei)組(zu)織特點(dian)

GH2135合金金相(xiang)組織(zhi)的(de)最大特點是(shi)沿晶(jing)分(fen)(fen)布的(de)鏈狀碳(tan)化(hua)物不(bu)是(shi)M23C6，而是(shi)二次TiC。通常認為含有(you)2％W和(he)2％Mo的(de)鐵(tie)基或(huo)鎳基高(gao)溫合金，應該有(you)M23c6相(xiang)沿晶(jing)界析(xi)(xi)出(chu)。但電(dian)解萃取(qu)相(xiang)的(de)x射線分(fen)(fen)析(xi)(xi)沒有(you)發(fa)現M：C6，甚(shen)至將萃取(qu)相(xiang)進行相(xiang)分(fen)(fen)離(li)，只保留碳(tan)化(hua)物和(he)硼化(hua)物相(xiang)，x射線結構分(fen)(fen)析(xi)(xi)仍然只發(fa)現TiC。

GH2135合金低溫沿晶斷(duan)口的(de)萃取復型證(zheng)明，晶界上(shang)的(de)顆(ke)粒(li)(li)相主要是(shi)830℃第一次時(shi)效(xiao)處理時(shi)析出的(de)二(er)次TiC，有(you)時(shi)也發現有(you)少量顆(ke)粒(li)(li)狀M3B2相在晶界存(cun)在。

1.3合(he)金的力(li)學(xue)性能特點

GH2135合(he)金的綜合(he)力學性能已達到GH4033合(he)金水平。但(dan)與GH4033合(he)金比較，GH2135合(he)金有如(ru)下(xia)兩個重(zhong)要的特點。

1.3.1良好的低(di)周疲勞性(xing)能(neng)

在同樣(yang)的(de)(de)試(shi)(shi)驗條(tiao)件下，GH2135合金的(de)(de)周(zhou)期(qi)持久性能和(he)有疲(pi)勞(lao)載荷下的(de)(de)持久時間都(dou)明顯優于鎳基合金GH4033的(de)(de)，相應(ying)數據要高(gao)出1～10倍。其他低周(zhou)疲(pi)勞(lao)性能，如恒應(ying)力控(kong)制的(de)(de)缺口試(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)低周(zhou)疲(pi)勞(lao)也都(dou)顯示(shi)出明顯的(de)(de)優越性[2]。

在650℃、600MPa條件(jian)下測(ce)試GH2135合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)和GH4033合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)周(zhou)期持(chi)(chi)久(jiu)性(xing)能，結果(guo)見(jian)表2t。由(you)表2可見(jian)，GH2135合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)周(zhou)期持(chi)(chi)久(jiu)循(xun)環(huan)斷(duan)裂(lie)次數為(wei)GH4033合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)1.6～9.5倍(bei)，持(chi)(chi)久(jiu)時(shi)間約(yue)為(wei)GH4033合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)2倍(bei)。在疲(pi)勞負荷下GH2135合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)和GH4033合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)持(chi)(chi)久(jiu)斷(duan)裂(lie)時(shi)間見(jian)表3t。由(you)表3可見(jian)，在有交變(bian)應(ying)力作用的(de)同樣試驗條件(jian)下，GH2135合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)持(chi)(chi)久(jiu)斷(duan)裂(lie)時(shi)間為(wei)GH4033合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)2～5倍(bei)，純持(chi)(chi)久(jiu)斷(duan)裂(lie)時(shi)間為(wei)GH4033合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)2倍(bei)。很(hen)顯然(ran)，GH2135合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)低周(zhou)疲(pi)勞性(xing)能明(ming)顯優于GH4033合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)。

此外(wai)，還應(ying)(ying)著重(zhong)強調，GH2135合金(jin)在渦輪盤工(gong)作(zuo)(zuo)的溫(wen)度(du)和(he)應(ying)(ying)力(li)情況下，蠕變(bian)一疲勞交(jiao)互(hu)作(zuo)(zuo)用系(xi)數B=0，而(er)GH4033合金(jin)的則為4。蠕變(bian)一疲勞交(jiao)互(hu)作(zuo)(zuo)用通(tong)常(chang)可表示(shi)為

交(jiao)互作(zuo)用系數(shu)B=0，說(shuo)明(ming)蠕(ru)(ru)變損傷(shang)(shang)與疲勞(lao)(lao)損傷(shang)(shang)沒(mei)有(you)交(jiao)互作(zuo)用，而B=4，說(shuo)明(ming)兩者之間有(you)明(ming)顯交(jiao)互作(zuo)用，使(shi)損傷(shang)(shang)更嚴(yan)重(zhong)。盡管GH2135合金(jin)和(he)GH4033合金(jin)處于同(tong)一條(tiao)件，由于蠕(ru)(ru)變一低(di)周(zhou)疲勞(lao)(lao)交(jiao)互作(zuo)用而使(shi)GH4033合金(jin)的使(shi)用壽(shou)(shou)命(ming)顯著下降，其(qi)總(zong)周(zhou)期數(shu)和(he)總(zong)壽(shou)(shou)命(ming)都只有(you)GH2135合金(jin)的40％[5]。這(zhe)更加顯示了GH2135合金(jin)在低(di)周(zhou)疲勞(lao)(lao)方面的優越性。

1.3.2屈服強度隨溫(wen)度的反常變化

高溫(wen)(wen)合金的(de)屈服(fu)強度一(yi)般(ban)隨溫(wen)(wen)度升高而不(bu)斷明顯(xian)降低，而GH2135合金的(de)屈服(fu)強度隨溫(wen)(wen)度升高不(bu)但不(bu)降低，反而有所增(zeng)加，直到750℃才開(kai)始緩慢(man)降低。

這(zhe)是(shi)(shi)GH2135合(he)金力學性能的(de)又一特(te)點，結果如表4所(suo)列。因(yin)此(ci)，采用GH2135合(he)金制作(zuo)在750℃溫度以下使(shi)用的(de)渦輪(lun)盤(pan)、導流盤(pan)和其他高溫零(ling)部件是(shi)(shi)非(fei)常有利的(de)。此(ci)外，用GH2135合(he)金制作(zuo)熱作(zuo)模(mo)(mo)具(ju)(ju)優越性更大。因(yin)為熱作(zuo)模(mo)(mo)具(ju)(ju)，包括鍛錘砧子(zi)等，在工作(zuo)過程(cheng)中溫度愈(yu)來愈(yu)高，一般模(mo)(mo)具(ju)(ju)材料會(hui)因(yin)其屈服強(qiang)度嚴重(zhong)下降(jiang)而出(chu)現(xian)凹(ao)陷；而GH2135合(he)金與此(ci)相反，工作(zuo)溫度越高，屈服強(qiang)度反常增加，不(bu)會(hui)出(chu)現(xian)一般模(mo)(mo)具(ju)(ju)材料所(suo)產生的(de)嚴重(zhong)變(bian)形(xing)現(xian)象。

1.4合金(jin)的應用特點

由于GH2135合金的綜合性能良好，疲(pi)勞性能優異，特別適于制作航空發動機(ji)渦輪盤。20世紀(ji)70年代(dai)(dai)，曾大量制作WP.6和WP.6甲發動機(ji)一、二級渦輪盤，裝備(bei)1000多(duo)架(jia)殲擊(ji)機(ji)和強擊(ji)機(ji)在外(wai)場正式投(tou)入使用，其中還有300多(duo)架(jia)飛機(ji)援外(wai)[6]。在那個年代(dai)(dai)這是(shi)一種值得稱贊的奇跡。

GH2135合(he)金(jin)(jin)是我(wo)(wo)(wo)國(guo)(guo)獨創的(de)第一個渦輪(lun)盤(pan)鐵(tie)基高溫合(he)金(jin)(jin)，它是我(wo)(wo)(wo)國(guo)(guo)自(zi)行研(yan)制的(de)鐵(tie)基沉淀強(qiang)化高溫合(he)金(jin)(jin)中(zhong)使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)最早、使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)最大(da)、使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)品種最多、研(yan)究工作最深入(ru)的(de)一種合(he)金(jin)(jin)，在我(wo)(wo)(wo)國(guo)(guo)高溫合(he)金(jin)(jin)的(de)發(fa)(fa)展史上占(zhan)有(you)非常(chang)重(zhong)要的(de)一頁。它對推動(dong)我(wo)(wo)(wo)國(guo)(guo)高溫合(he)金(jin)(jin)的(de)發(fa)(fa)展，特別是鐵(tie)基高溫合(he)金(jin)(jin)的(de)發(fa)(fa)展起了不可磨(mo)滅(mie)的(de)作用(yong)(yong)(yong)(yong)。它的(de)研(yan)制成功為我(wo)(wo)(wo)國(guo)(guo)高溫合(he)金(jin)(jin)人材培養也起了非常(chang)重(zhong)要的(de)作用(yong)(yong)(yong)(yong)。GH2135合(he)金(jin)(jin)的(de)研(yan)制于1978年獲得全國(guo)(guo)科(ke)(ke)學(xue)大(da)會重(zhong)大(da)科(ke)(ke)研(yan)成果獎。

2、環形件用(yong)鐵基高溫(wen)合金GH2035A

WJ5系列航空發動機的渦輪內、外環(huan)等11種(zhong)(zhong)零件原(yuan)(yuan)采用GH1035鐵基(ji)合(he)金(jin)(jin)，在(zai)合(he)金(jin)(jin)生(sheng)產(chan)過程中存在(zai)強度低(di)、塑性(xing)差和(he)鍛造裂紋多(duo)這3大(da)技(ji)術難題(ti)，使成(cheng)(cheng)(cheng)品率(lv)(lv)極(ji)低(di)，造成(cheng)(cheng)(cheng)重大(da)浪(lang)費。本研(yan)究組通過成(cheng)(cheng)(cheng)分調整、熱(re)處理(li)制度改進等研(yan)究工(gong)作，在(zai)GH1035合(he)金(jin)(jin)成(cheng)(cheng)(cheng)分基(ji)礎上(shang)開發出一(yi)種(zhong)(zhong)具有自主知識產(chan)權的專利合(he)金(jin)(jin)GH2035A。該(gai)合(he)金(jin)(jin)除保留原(yuan)(yuan)合(he)金(jin)(jin)的優點外，其綜(zong)合(he)性(xing)能大(da)幅度提(ti)高(gao)，長期性(xing)能更加(jia)穩(wen)定(ding)，同時，生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)穩(wen)定(ding)，熱(re)加(jia)工(gong)性(xing)能優異，成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)性(xing)良好，可(ke)以(yi)生(sheng)產(chan)鍛材(cai)(cai)(cai)、棒材(cai)(cai)(cai)、板材(cai)(cai)(cai)和(he)管材(cai)(cai)(cai)等。幾年來，生(sheng)產(chan)量已(yi)超過100t，成(cheng)(cheng)(cheng)材(cai)(cai)(cai)率(lv)(lv)達80％以(yi)上(shang)，性(xing)能合(he)格率(lv)(lv)達100％。

2.1合金的化學(xue)成分特點

GH2035A合(he)(he)(he)金(jin)(jin)和GH1035合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的化學成(cheng)(cheng)分(fen)見(jian)表(biao)50由表(biao)5可(ke)見(jian)，GH2035A合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的化學成(cheng)(cheng)分(fen)有(you)以(yi)下特點：A1和Ce在(zai)GH1035合(he)(he)(he)金(jin)(jin)中(zhong)是(shi)雜質元(yuan)(yuan)素(su)，愈(yu)低愈(yu)好，一般都不(bu)有(you)意加(jia)入(ru)，而(er)在(zai)GH2035A合(he)(he)(he)金(jin)(jin)中(zhong)是(shi)作為合(he)(he)(he)金(jin)(jin)元(yuan)(yuan)素(su)必須(xu)加(jia)入(ru)的，而(er)且Al還必須(xu)在(zai)成(cheng)(cheng)分(fen)范(fan)圍內才合(he)(he)(he)格；GH2035A合(he)(he)(he)金(jin)(jin)中(zhong)加(jia)入(ru)了(le)微量(liang)B元(yuan)(yuan)素(su)，與(yu)GH1035合(he)(he)(he)金(jin)(jin)不(bu)加(jia)B成(cheng)(cheng)為鮮明對照；GH2035A合(he)(he)(he)金(jin)(jin)中(zhong)確定了(le)只(zhi)加(jia)Ti而(er)不(bu)加(jia)Nb，還允許加(jia)入(ru)微量(liang)Mg元(yuan)(yuan)素(su)。

本(ben)研究組(zu)的(de)(de)研究結果為GH2035A的(de)(de)成(cheng)分(fen)確定提供了(le)充分(fen)而可(ke)靠的(de)(de)依據。

選用Fe.37Ni.22Cr-3W為(wei)基礎(chu)成(cheng)分，用正交試驗設計方法系(xi)統地研究了(le)(le)Al、Ti、Nb、C、B和(he)RE等(deng)元(yuan)素(su)對GH2035A合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)和(he)組(zu)織的(de)(de)影響(xiang)，其中(zhong)對室溫(wen)拉(la)伸(shen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)和(he)700℃、235]VIPa條件(jian)下(xia)持(chi)久(jiu)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)影響(xiang)如(ru)圖(tu)1和(he)圖(tu)2所示。有關分析(xi)結(jie)(jie)果表明(ming)：1)A1應(ying)作為(wei)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)元(yuan)素(su)加(jia)(jia)入(ru)(ru)。合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)中(zhong)加(jia)(jia)入(ru)(ru)0.25％A1，抗張強(qiang)度和(he)屈(qu)服(fu)強(qiang)度可分別增加(jia)(jia)250和(he)150lVIPa，而(er)達到(dao)900和(he)450MPa以上，伸(shen)長率(lv)和(he)面(mian)縮(suo)率(lv)分別高于30％和(he)50％，持(chi)久(jiu)壽命由幾小時(shi)(shi)(shi)延(yan)長至150h，遠遠超過技術指標要(yao)(yao)求，而(er)不(bu)加(jia)(jia)A1或其含(han)(han)量(liang)(liang)低于0.25％時(shi)(shi)(shi)，則合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)達不(bu)到(dao)技術條件(jian)的(de)(de)要(yao)(yao)求；加(jia)(jia)A1不(bu)僅(jin)因(yin)為(wei)增加(jia)(jia)了(le)(le)γ'數量(liang)(liang)而(er)顯(xian)著(zhu)(zhu)提高合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)瞬時(shi)(shi)(shi)強(qiang)度和(he)持(chi)久(jiu)強(qiang)度，而(er)且使(shi)(shi)γ'相(xiang)(xiang)的(de)(de)組(zu)成(cheng)由Ni3Ti轉(zhuan)變(bian)為(wei)Ni3(A1，Ti)，大大提高了(le)(le)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)；2)選用Ti而(er)不(bu)用Nb作為(wei)強(qiang)化(hua)(hua)(hua)元(yuan)素(su)。這(zhe)是因(yin)為(wei)Ti的(de)(de)強(qiang)化(hua)(hua)(hua)效果比Nb更顯(xian)著(zhu)(zhu)，當Nb含(han)(han)量(liang)(liang)較低時(shi)(shi)(shi)強(qiang)化(hua)(hua)(hua)不(bu)明(ming)顯(xian)，要(yao)(yao)使(shi)(shi)強(qiang)度達到(dao)技術條件(jian)要(yao)(yao)求，Nb含(han)(han)量(liang)(liang)必須高于1.2％，而(er)Ti含(han)(han)量(liang)(liang)僅(jin)需0.8％，同時(shi)(shi)(shi)Nb在合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)中(zhong)的(de)(de)偏析(xi)程(cheng)度高于Ti的(de)(de)，含(han)(han)1.6％Nb時(shi)(shi)(shi)，不(bu)僅(jin)形成(cheng)大塊NbC，而(er)且合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)中(zhong)還形成(cheng)相(xiang)(xiang)；3)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)中(zhong)加(jia)(jia)入(ru)(ru)微量(liang)(liang)B。合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)中(zhong)含(han)(han)0.005％B時(shi)(shi)(shi)，持(chi)久(jiu)壽命即由不(bu)含(han)(han)B的(de)(de)130h提高到(dao)500h，B含(han)(han)量(liang)(liang)增加(jia)(jia)到(dao)0.01％時(shi)(shi)(shi)，壽命增加(jia)(jia)到(dao)700hl加(jia)(jia)B不(bu)僅(jin)使(shi)(shi)晶界M23C6相(xiang)(xiang)細塊化(hua)(hua)(hua)，且生成(cheng)顆粒狀(zhuang)MB：相(xiang)(xiang)，明(ming)顯(xian)強(qiang)化(hua)(hua)(hua)了(le)(le)晶界，持(chi)久(jiu)斷(duan)裂由典型的(de)(de)沿晶型轉(zhuan)變(bian)為(wei)混(hun)合(he)(he)(he)(he)型，因(yin)此(ci)使(shi)(shi)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)持(chi)久(jiu)壽命和(he)持(chi)久(jiu)塑(su)性(xing)(xing)大幅度提高；4)加(jia)(jia)入(ru)(ru)0.05％稀土(tu)元(yuan)素(su)，可獲(huo)得最佳拉(la)伸(shen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)和(he)持(chi)久(jiu)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。采取上述4項改善措施后(hou)，GH2035A合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)高溫(wen)拉(la)伸(shen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)顯(xian)著(zhu)(zhu)提高，結(jie)(jie)果如(ru)圖(tu)3所示。由圖(tu)3可以看出(chu)，GH2035A合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)與(yu)GH1035合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)在900℃的(de)(de)拉(la)伸(shen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比較時(shi)(shi)(shi)，兩者(zhe)的(de)(de)抗拉(la)強(qiang)度和(he)屈(qu)服(fu)強(qiang)度相(xiang)(xiang)當，而(er)前者(zhe)的(de)(de)拉(la)伸(shen)伸(shen)長率(lv)為(wei)101％，后(hou)者(zhe)的(de)(de)為(wei)60％～65％。從圖(tu)3還可看出(chu)，溫(wen)度更高，GH2035A合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)高溫(wen)塑(su)性(xing)(xing)更好。這(zhe)說明(ming)GH2035A合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)熱加(jia)(jia)工(gong)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)更好，不(bu)易出(chu)現鍛造裂紋。因(yin)此(ci)，GH2035A合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)綜合(he)(he)(he)(he)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)要(yao)(yao)明(ming)顯(xian)優(you)于GH1035合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)，全部解(jie)決(jue)了(le)(le)GH1035合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)存在的(de)(de)3大技術難題。1990年GH2035A合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)獲(huo)得了(le)(le)中(zhong)國發(fa)明(ming)專(zhuan)利證書(ZL90110284.9)[10]。

2.2在航空(kong)發動(dong)機(ji)上的應用

GH2035A合金制作的I級渦輪內環(huan)、外(wai)環(huan)、止動(dong)環(huan)、支承環(huan)和Ⅱ級分瓣渦輪外(wai)環(huan)等6種零(ling)件，從1987年開(kai)始(shi)，正式裝用于(yu)WJ5A1發動(dong)機(ji)(ji)，至1991年4月已出(chu)廠208臺，裝于(yu)運七飛(fei)機(ji)(ji)，在全國15個機(ji)(ji)場投入飛(fei)行。總(zong)飛(fei)行時間已超過(guo)20×10h，單臺最(zui)長飛(fei)行時間3099h，無(wu)任何故障。

此外(wai)，該合金還用(yong)于制作5種WJ5、WJ5A發(fa)動(dong)機零件和(he)4種TB2.117A發(fa)動(dong)機零件投入(ru)使用(yong)。

GH2035A合金不僅(jin)解(jie)決了WJ5系(xi)(xi)列發動(dong)機(ji)急(ji)需的重要(yao)高溫材料，使該系(xi)(xi)列發動(dong)機(ji)的正常生產及WJ5AI發動(dong)機(ji)的延壽工(gong)作得以進行，而且它填補了我國(guo)高塑性(xing)鍛(duan)材的空白(bai)，具(ju)有優(you)異的熱加工(gong)性(xing)能(neng)和抗氧化(hua)性(xing)能(neng)，在其它發動(dong)機(ji)和工(gong)業(ye)中也可(ke)推廣應用。“WJ5AI發動(dong)機(ji)用GH2035A合金”在1990年獲中國(guo)科(ke)學院科(ke)技(ji)進步(bu)獎(jiang)(jiang)(jiang)一(yi)等獎(jiang)(jiang)(jiang)，1991年獲國(guo)家(jia)科(ke)技(ji)進步(bu)獎(jiang)(jiang)(jiang)三等獎(jiang)(jiang)(jiang)。

3、渦輪葉片用(yong)DZ417G合金

定(ding)向凝(ning)固鎳基(ji)(ji)柱晶高溫(wen)合(he)金(jin)DZ417G是我國先進的(de)第三代航空(kong)發(fa)動機的(de)低壓一(yi)、二級(ji)渦輪葉片材料，從1993年(nian)項目論證，1994年(nian)國家計(ji)委正式立項，至2005年(nian)年(nian)底通過技術鑒定(ding)，前后13年(nian)，本研(yan)(yan)究組進行了系統研(yan)(yan)究，全面完成(cheng)了研(yan)(yan)制任務。DZ417G合(he)金(jin)是在K417G合(he)金(jin)基(ji)(ji)礎上研(yan)(yan)發(fa)成(cheng)功(gong)的(de)具有自主(zhu)知識產權(quan)的(de)專利合(he)金(jin)[11]。與K417G合(he)金(jin)相比，DZ417G合(he)金(jin)具有獨到特(te)點，主(zhu)要創新點有以下方面。

3.1化學成分中不加Zr而(er)控制P含量

3.1.1不(bu)加對(dui)熱裂有害的zr元素

表(biao)6所列為DZ417G合金(jin)和K417G合金(jin)的化學成分。從表(biao)6可見，DZ417G合金(jin)的化學成分最大特點是去掉(diao)(diao)了約(yue)0.7％Zr。本研究組的工作表(biao)明[12]，去掉(diao)(diao)了 zr對(dui)DZ417G合金(jin)的室(shi)溫和900℃拉伸性能(neng)以及760℃和980℃持久性能(neng)沒有明顯影(ying)響。由于(yu)元(yuan)素zr強烈偏析于(yu)晶(jing)界(jie)，使凝(ning)固(gu)(gu)(gu)溫度區間增大，促(cu)進晶(jing)界(jie)疏松形成，有利于(yu)縱向熱裂紋(wen)形成，因此去掉(diao)(diao)Zr元(yuan)素可顯著抑制(zhi)定向凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)的熱裂傾向，相應地(di)，定向凝(ning)固(gu)(gu)(gu)工藝制(zhi)備渦輪葉片的合格(ge)率大為提(ti)高(gao)。

3.1.2利用(yong)P的有益作用(yong)

高(gao)(gao)溫合(he)金(jin)(jin)，特(te)別是鑄造高(gao)(gao)溫合(he)金(jin)(jin)，通常都把P看作(zuo)是有(you)(you)害雜質，希望P含(han)(han)量(liang)(liang)愈低(di)愈好，中(zhong)科院金(jin)(jin)屬研(yan)(yan)究所研(yan)(yan)制成功的(de)(de)低(di)偏析高(gao)(gao)溫合(he)金(jin)(jin)就是一個典型的(de)(de)實例。本研(yan)(yan)究組研(yan)(yan)究了(le)P含(han)(han)量(liang)(liang)對DZ417G合(he)金(jin)(jin)力學性能(neng)(neng)的(de)(de)影響(xiang)。結果(guo)表明，P含(han)(han)量(liang)(liang)對DZ417G合(he)金(jin)(jin)持(chi)久性能(neng)(neng)影響(xiang)最明顯(見圖4)。P含(han)(han)量(liang)(liang)為0.003％～0.015％時，DZ417G合(he)金(jin)(jin)持(chi)久時間(jian)達到峰值，相(xiang)應持(chi)久塑性也很好。相(xiang)關(guan)技術條件規定P含(han)(han)量(liang)(liang)≤0.005％，而根據(ju)幾十爐(lu)DZ417G母合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)統計結果(guo)，工業生產的(de)(de)母合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)P含(han)(han)量(liang)(liang)都在0.003％-0.005％范圍(wei)，因此，沒有(you)(you)必要把P含(han)(han)量(liang)(liang)降到0.0005％以(yi)下，控(kong)制P含(han)(han)量(liang)(liang)在一個合(he)適的(de)(de)低(di)水平范圍(wei)即可。

DZ417G合(he)金(jin)(jin)的S和Fe等(deng)有(you)害元素都較(jiao)K417G合(he)金(jin)(jin)的低，有(you)利于提高力(li)學性能。

3.2采用最佳熱處理(li)制度 提高細小γ'相數量

通過系統研究，采用(yong)的最佳熱(re)處(chu)(chu)理制度為(wei)(1220℃，2h，AC)+(980℃，16h，AC)。對于DZ417G合(he)金，固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理溫度愈(yu)高(gao)，細小(xiao)γ'相數量(liang)愈(yu)多，因而持久時問愈(yu)長，見(jian)圖(tu)5[11]，但固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理溫度高(gao)達1240℃，明顯降低拉(la)伸塑性(xing)，所以(yi)選定固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理溫度為(wei)1220℃。時效(xiao)處(chu)(chu)理溫度選定為(wei)980℃，是(shi)因為(wei)該溫度時效(xiao)處(chu)(chu)理持久時間(jian)最長，見(jian)表7[11]，而K417合(he)金則(ze)不需要熱(re)處(chu)(chu)理，在鑄態下直接使用(yong)。

3.3采用(yong)定(ding)向凝固工藝制成定(ding)向柱(zhu)晶組織(zhi)改善力學(xue)性能(neng)

定(ding)向(xiang)(xiang)(xiang)凝固(gu)柱(zhu)晶(jing)高(gao)溫合(he)金(jin)(jin)(jin)組織(zhi)的(de)最大(da)特點(dian)是晶(jing)粒沿主應(ying)力(li)(li)方向(xiang)(xiang)(xiang)呈柱(zhu)狀(zhuang)(zhuang)晶(jing)排列，柱(zhu)晶(jing)取(qu)向(xiang)(xiang)(xiang)通(tong)常(chang)為(wei)<001>，并且消(xiao)除了(le)橫(heng)(heng)向(xiang)(xiang)(xiang)晶(jing)界(jie)。工業(ye)生(sheng)產中柱(zhu)晶(jing)取(qu)向(xiang)(xiang)(xiang)與主應(ying)力(li)(li)方向(xiang)(xiang)(xiang)之間(jian)有一定(ding)偏差，通(tong)常(chang)控(kong)制在(zai)10~-15。以內(nei)。等(deng)軸(zhou)晶(jing)高(gao)溫合(he)金(jin)(jin)(jin)(包括變形和鑄造(zao)高(gao)溫合(he)金(jin)(jin)(jin))在(zai)高(gao)溫應(ying)力(li)(li)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)，晶(jing)界(jie)成為(wei)薄弱環節，而那些與主應(ying)力(li)(li)軸(zhou)垂(chui)直的(de)橫(heng)(heng)向(xiang)(xiang)(xiang)晶(jing)界(jie)，受到的(de)正向(xiang)(xiang)(xiang)拉應(ying)力(li)(li)最大(da)，因而成為(wei)裂紋的(de)形核與擴展的(de)有利位置(zhi)。定(ding)向(xiang)(xiang)(xiang)凝固(gu)柱(zhu)晶(jing)高(gao)溫合(he)金(jin)(jin)(jin)消(xiao)除了(le)橫(heng)(heng)向(xiang)(xiang)(xiang)晶(jing)界(jie)，對于合(he)金(jin)(jin)(jin)力(li)(li)學性(xing)(xing)能(neng)的(de)改善(shan)是十分有利的(de)。DZ417G合(he)金(jin)(jin)(jin)制成定(ding)向(xiang)(xiang)(xiang)柱(zhu)晶(jing)合(he)金(jin)(jin)(jin)后力(li)(li)學性(xing)(xing)能(neng)明顯提高(gao)。

3.3.1蠕(ru)變斷裂性能的提高

DZ417G定向(xiang)凝固柱晶(jing)高溫合(he)金(jin)由(you)于(yu)消除了薄(bo)弱的(de)(de)(de)橫向(xiang)晶(jing)界(jie)，只有平(ping)行于(yu)主應(ying)軸(zhou)的(de)(de)(de)縱(zong)向(xiang)晶(jing)界(jie)，因(yin)(yin)而(er)推(tui)遲了蠕(ru)變(bian)裂紋的(de)(de)(de)形核與(yu)擴展，使蠕(ru)變(bian)斷(duan)裂時(shi)(shi)間(jian)(持(chi)久(jiu)時(shi)(shi)間(jian))明(ming)顯延長；同(tong)時(shi)(shi)，使第三階段蠕(ru)變(bian)應(ying)變(bian)明(ming)顯增加(jia)，因(yin)(yin)而(er)使蠕(ru)變(bian)斷(duan)裂塑(su)性(xing)(xing)(持(chi)久(jiu)塑(su)性(xing)(xing))明(ming)顯改善。例如在900℃，300MPa條件下(xia)，定向(xiang)柱晶(jing)合(he)金(jin)的(de)(de)(de)持(chi)久(jiu)時(shi)(shi)間(jian)比同(tong)一成分的(de)(de)(de)等(deng)軸(zhou)晶(jing)合(he)金(jin)的(de)(de)(de)高出1倍(bei)，而(er)其(qi)持(chi)久(jiu)塑(su)性(xing)(xing)則高出2倍(bei)，如表8所列(lie)[1]。

3.3.2抗冷熱疲勞性能的(de)改善(shan)

對于定(ding)向(xiang)(xiang)凝(ning)固DZ417G合金(jin)，<001>取(qu)向(xiang)(xiang)的(de)(de)縱(zong)向(xiang)(xiang)彈(dan)性(xing)(xing)模量(liang)E值(zhi)為(wei)(wei)134GPa，橫(heng)向(xiang)(xiang)彈(dan)性(xing)(xing)模量(liang)E值(zhi)為(wei)(wei)155GPa，而同成分(fen)等軸晶合金(jin)為(wei)(wei)201GPa。在1000℃保溫100S，在25℃水中冷卻35S條件下，經338次循環后，DZ417G合金(jin)橫(heng)向(xiang)(xiang)試(shi)(shi)樣(yang)(其(qi)缺口方向(xiang)(xiang)為(wei)(wei)(001))和縱(zong)向(xiang)(xiang)試(shi)(shi)樣(yang)(缺口方向(xiang)(xiang)為(wei)(wei)非(001))的(de)(de)裂紋(wen)(wen)(wen)長(chang)(chang)度(du)。結(jie)果表明，橫(heng)向(xiang)(xiang)試(shi)(shi)樣(yang)裂紋(wen)(wen)(wen)長(chang)(chang)度(du)為(wei)(wei)1.0rain，而縱(zong)向(xiang)(xiang)試(shi)(shi)樣(yang)裂紋(wen)(wen)(wen)長(chang)(chang)度(du)達(da)3_3mnl。也就是說，橫(heng)向(xiang)(xiang)試(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)熱疲(pi)勞(lao)裂紋(wen)(wen)(wen)長(chang)(chang)度(du)僅為(wei)(wei)縱(zong)向(xiang)(xiang)試(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)三分(fen)之一，具有最(zui)低彈(dan)性(xing)(xing)模量(liang)的(de)(de)(001)取(qu)向(xiang)(xiang)的(de)(de)橫(heng)向(xiang)(xiang)試(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)抗冷熱疲(pi)勞(lao)性(xing)(xing)能最(zui)好[1。這(zhe)是因為(wei)(wei)冷熱疲(pi)勞(lao)性(xing)(xing)能的(de)(de)好壞取(qu)決(jue)于材(cai)料環境溫度(du)變(bian)化△T的(de)(de)大(da)小。而環境溫度(du)的(de)(de)變(bian)化必(bi)然在材(cai)料內(nei)產(chan)生(sheng)熱應力Act,A訶

以由下式估算：

式中：為(wei)線膨脹系數，E為(wei)彈(dan)性模量。可見在和△相同或相近(jin)的情況下，E值越(yue)(yue)(yue)小，其熱應力的變化Aa也越(yue)(yue)(yue)小，因而(er)材料的冷熱疲(pi)勞(lao)壽命越(yue)(yue)(yue)長，抗冷熱疲(pi)勞(lao)性能(neng)越(yue)(yue)(yue)好。

定向(xiang)(xiang)凝固(gu)柱晶高(gao)溫合金，晶粒的(001)取(qu)向(xiang)(xiang)平行于主應力方向(xiang)(xiang)。而(ore>取(qu)向(xiang)(xiang)的彈性模(mo)量與(yu)其他方向(xiang)(xiang)比較是(shi)最低的，而且比等軸晶材料要低30％～35％，也就(jiu)是(shi)在同樣(yang)熱(re)循環中(zhong)所(suo)承(cheng)受的Aa也比等軸晶材料所(suo)承(cheng)受的△低30％～35％，這樣(yang)就(jiu)延(yan)長了熱(re)疲勞(lao)壽命。

3.4DZ417G合(he)金的特(te)點(dian)與應用(yong)

DZ417G合金(jin)的特點如下。

1)DZ417G合(he)金(jin)成(cheng)分簡單，不含稀(xi)缺貴重金(jin)屬(shu)元素，因而該合(he)金(jin)密度小、成(cheng)本低。

2)DZ417G合金從(cong)室(shi)(shi)溫至(zhi)高溫瞬(shun)時拉伸(shen)性(xing)能良好，無缺口(kou)敏感(gan)性(xing)，橫向性(xing)能優異，其中最突出的(de)(de)優點是室(shi)(shi)溫至(zhi)高溫的(de)(de)拉伸(shen)塑性(xing)優異，且室(shi)(shi)溫沖擊韌性(xing)高。

DZ417G合(he)金的(de)拉(la)伸性能明顯優于DZ404和DZ422合(he)金的(de)[15]。

3)DZ417G合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)持久(jiu)強度(du)滿足先進航空發動(dong)機(ji)的(de)(de)要求。DZ417G合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)持久(jiu)強度(du)與國外(wai)第二代柱晶合(he)金(jin)(jin)DSCM247LC和國內DZ404合(he)金(jin)(jin)處(chu)于(yu)(yu)同一水平(ping)，比強度(du)與DZ422的(de)(de)相同，且持久(jiu)塑性明顯高于(yu)(yu)DZ404合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)[15]。

4)DZ417G合(he)(he)金的(de)室(shi)溫與高溫疲勞性(xing)能良好，與DZ422和DZ4125合(he)(he)金處于同一水平，但高于DZ404合(he)(he)金。DZ417G合(he)(he)金的(de)冷熱疲勞性(xing)能優于DZ404合(he)(he)金的(de)[15]。

5)高溫長期時(shi)效后，DZ417G合(he)(he)金(jin)(jin)的組織和力學性(xing)能穩定，合(he)(he)金(jin)(jin)中相質量分數保持在(zai)60％，力學性(xing)能滿足要(yao)求(qiu)[15]。

6)DZ417G合(he)金(jin)的高溫(wen)抗氧化性(xing)(xing)能(neng)滿足要(yao)求，抗熱腐蝕(shi)性(xing)(xing)優于DZ404合(he)金(jin)的。

7)DZ417G合(he)金綜(zong)合(he)性能優異，已用作先進航空發動機低壓一、二級渦輪葉片(pian)等零件，投入批量生(sheng)產[14]。

DZ417G合金(jin)及(ji)其它3種(zhong)高(gao)(gao)溫合金(jin)以“先進(jin)發動機高(gao)(gao)低壓(ya)渦輪6種(zhong)葉片用4種(zhong)高(gao)(gao)溫合金(jin)及(ji)工藝研究”項目于(yu)2008年獲(huo)中華人民共和國工業和信息(xi)化部科(ke)學技術進(jin)步獎一等(deng)獎，并被推薦評審為國家(jia)科(ke)技進(jin)步一等(deng)獎。

4、過熱器管材用鐵基高溫合金GH2984

本研(yan)究組[16-17]于20世(shi)紀60年代末開始研(yan)制一(yi)種適合我(wo)國(guo)高(gao)參數艦(jian)船(chuan)主鍋(guo)爐(lu)過(guo)熱器管長(chang)期使用(yong)(yong)的(de)新型(xing)(xing)鐵基高(gao)溫合金(jin)GH2984。至(zhi)20世(shi)紀70年代研(yan)制成功并生產用(yong)(yong)于新型(xing)(xing)主鍋(guo)爐(lu)過(guo)熱器管材，裝載艦(jian)船(chuan)并經十(shi)年海(hai)上實(shi)際使用(yong)(yong)考(kao)核。全面(mian)檢查表明，GH2984合金(jin)管完(wan)好(hao)無損，還可繼(ji)續使用(yong)(yong)[16]。GH2984合金(jin)是(shi)過(guo)熱器管的(de)主要(yao)用(yong)(yong)材，其主要(yao)性能與美(mei)國(guo)特殊金(jin)屬公(gong)司2003年正式公(gong)布的(de)鎳基合金(jin)Inconel740合金(jin)處于同一(yi)水平(ping)，而價格(ge)要(yao)便(bian)宜得多，這也為我(wo)國(guo)高(gao)參數超超臨界機組早已作(zuo)好(hao)了過(guo)熱器和再熱器材料(liao)的(de)技術儲(chu)備(bei)。GH2984合金(jin)的(de)主要(yao)特點有如(ru)下幾方面(mian)[16]。

4.1GH2984合金的化學成(cheng)分特點

與國外類似(si)高蒸(zheng)汽(qi)參數過熱器(qi)管材(cai)合(he)金(jin)(jin)比較，GH2984合(he)金(jin)(jin)中不含(han)(han)Co，而(er)Inconel740、Inconel617和Nimonic263等合(he)金(jin)(jin)都含(han)(han)有12％~21％Co。而(er)且(qie)GH2984合(he)金(jin)(jin)含(han)(han)Fe達32％～34％，相應Ni含(han)(han)量減少(shao)，其他(ta)合(he)金(jin)(jin)中Fe均為雜質(zhi)元素，如表9所(suo)列。GH2984合(he)金(jin)(jin)的(de)成分(fen)特點將帶來十分(fen)可觀的(de)經濟效益。

4.2GH2984合金(jin)優異(yi)的(de)力學(xue)性(xing)能

GH2984合金(jin)的(de)(de)(de)室溫至高溫拉伸強度(du)以及(ji)650～750℃持久(jiu)強度(du)非常(chang)良(liang)好，其室溫和700℃拉伸強度(du)明顯高于常(chang)用高性(xing)能管材合金(jin)Inconel625和Nimonic263的(de)(de)(de)，如表10所列(lie)[1]。其持久(jiu)強度(du)高于Nimonic263合金(jin)的(de)(de)(de)，與(yu)Inconel625合金(jin)的(de)(de)(de)相近。其3萬(wan)小時和l0萬(wan)小時的(de)(de)(de)持久(jiu)強度(du)在700℃時與(yu)Inconel740合金(jin)的(de)(de)(de)處于同(tong)(tong)一水平(ping)，而其在650和750℃時的(de)(de)(de)持久(jiu)強度(du)也基本(ben)與(yu)Inconel625和Nimonic263合金(jin)的(de)(de)(de)處于同(tong)(tong)一水平(ping)，如圖(tu)6所示[13]。

4.3GH2984合金良好的耐蝕性(xing)

由于(yu)合(he)金(jin)的(de)cr含量達18％~20％，可(ke)以形(xing)成致(zhi)密而牢固(gu)的(de)Cr20為主(zhu)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo)，所(suo)以抗(kang)氧(yang)化(hua)(hua)性(xing)和(he)抗(kang)熱腐蝕(shi)性(xing)良好。表(biao)11列(lie)出了GH2984合(he)金(jin)經700～900℃氧(yang)化(hua)(hua)100h的(de)氧(yang)化(hua)(hua)速率(lv)數據[1鍆。由表(biao)11可(ke)知，700℃的(de)平均(jun)氧(yang)化(hua)(hua)速率(lv)僅為0.0058(m2·h)，遠小于(yu)艦船對合(he)金(jin)材(cai)料(liao)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)速率(lv)低于(yu)0.009～0.15g/(m2.h)的(de)要求，明(ming)顯優于(yu)同類(lei)型(xing)鐵基合(he)金(jin)GH2135和(he)GH1140的(de)氧(yang)化(hua)(hua)速率(lv)。

將3種合金(jin)(jin)置于25％NaCI+75％Na2SO4熔鹽強腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介(jie)質中，經650～820℃保(bao)溫(wen)3h，測得(de)熱腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)質量損失。結果(guo)表(biao)(biao)明(見表(biao)(biao)12)，GH2984合金(jin)(jin)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)(lv)在750℃以下，與對(dui)比(bi)試樣GH1140和GH2135合金(jin)(jin)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)(lv)基本相(xiang)當，750℃以上GH2984合金(jin)(jin)的(de)耐(nai)熱腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能最好。單(dan)管燃(ran)氣腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)用(yong)(yong)燃(ran)料為(wei)艦船(chuan)燃(ran)氣輪機(ji)使(shi)用(yong)(yong)的(de)輕(qing)柴(chai)油，鹽霧用(yong)(yong)配制的(de)人造(zao)海水加(jia)入(ru)，為(wei)加(jia)速實(shi)(shi)驗進(jin)行(xing)，采用(yong)(yong)高鹽濃度(10)，實(shi)(shi)驗溫(wen)度為(wei)900℃，時間為(wei)25h。實(shi)(shi)驗結果(guo)(見表(biao)(biao)12)表(biao)(biao)明，GH2984合金(jin)(jin)的(de)抗熱腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能比(bi)GH2135合金(jin)(jin)的(de)好，與GH1140合金(jin)(jin)的(de)相(xiang)當，遠遠優于鎳(nie)基鑄造(zao)高溫(wen)合金(jin)(jin)K403的(de)，如(ru)表(biao)(biao)12所(suo)列[16]。

另外，GH2984合(he)金的抗晶間腐(fu)蝕(shi)性(xing)能優異，在各種不同熱處理狀態或焊接后(hou)都不發生晶界(jie)腐(fu)蝕(shi)。

4.4GH2984合金穩定的顯微(wei)組織

研(yan)究結(jie)果(guo)表明，GH2984合金經700℃、(0.1～1.8)×10h長(chang)期時效后(hou)的組織(zhi)和力學性能比較穩定，滿足(zu)大型艦船及超超臨(lin)界電站鍋爐長(chang)期使用的需(xu)要。

GH2984合金經標準熱(re)處理后，奧氏(shi)體基(ji)體的晶(jing)粒度為(wei)4～6級，晶(jing)界析(xi)出(chu)相(xiang)較少，γ'相(xiang)呈球形，彌散均(jun)勻分布于y基(ji)體，γ'相(xiang)直徑(jing)約(yue)23nlTl，數量為(wei)5.74％，

是合(he)金(jin)(jin)的(de)主要(yao)強化相(xiang)。此(ci)外，還有少(shao)量MC相(xiang)，包括NbC，Ti，C)，它(ta)們是凝固結晶過程中析出的(de)，分(fen)布(bu)于(yu)晶內和晶界，尺寸大(da)小為1-10μm，在GH2984合(he)金(jin)(jin)中的(de)數量為0.52％。

GH2984合金經700℃不同時間長期時效后，y相顆粒半徑隨時效時間t^1/3。呈直線增加(jia)，遵循一(yi)般(ban)顆粒長大速率的擴散控制粗化動力(li)學(xue)規律(lv)，相(xiang)的數(shu)量(liang)緩(huan)慢(man)增加(jia)，到(dao)18×10h增加(jia)至7.23％(見表13)。相(xiang)數(shu)量(liang)的增加(jia)補償(chang)了(le))，相(xiang)長大對(dui)合金強度(du)的影響(xiang)。γ'相(xiang)成分的分析表明(ming)，長期時效(xiao)過程(cheng)中γ'相(xiang)化學(xue)組成變化不大。

GH2984合(he)金在(zai)700℃長期時效(xiao)過程中，NbC和Ti(CN)等碳化(hua)物的數量(liang)略有增(zeng)加(jia)(見表13)[17]，由標準(zhun)熱處理狀(zhuang)態的0.52％增(zeng)加(jia)至18×10h的0.66％，且(qie)化(hua) 學(xue)成分基本不變，只是(shi)在(zai)18×10h時效(xiao)后，碳化(hua)物中有少(shao)量(liang)Cr出現，顯然(ran)是(shi)M23C6在(zai)晶(jing)界(jie)(jie)沉(chen)淀增(zeng)多(duo)的結果。電鏡觀(guan)察表明，晶(jing)界(jie)(jie)上(shang)析出一些(xie)塊(kuai)狀(zhuang)MC和相，前(qian)者可阻(zu)止(zhi)晶(jing)界(jie)(jie)滑(hua)動，有利(li)于持久(jiu)強(qiang)度的提高，后者由于數量(liang)少(shao)，且(qie)以(yi)塊(kuai)狀(zhuang)或(huo)顆粒狀(zhuang)占絕(jue)對(dui)(dui)優勢，對(dui)(dui)力學(xue)性能(neng)影響(xiang)很小。

4.5GH2984合金的(de)成形工藝性能

GH2984合金(jin)的(de)冷熱壓(ya)力加(jia)工性(xing)能好，特別是管材(cai)成形性(xing)能優異。由900～1300℃的(de)高(gao)(gao)溫(wen)沖擊、高(gao)(gao)溫(wen)拉伸、高(gao)(gao)溫(wen)墩粗(cu)和高(gao)(gao)溫(wen)扭轉及晶粒(li)長大傾向(xiang)性(xing)的(de)系統試(shi)驗(yan)表(biao)明，GH2984合金(jin)高(gao)(gao)溫(wen)塑性(xing)良(liang)好，變形抗力低，熱加(jia)工溫(wen)度范圍寬(kuan)，晶粒(li)長大傾向(xiang)性(xing)小[18]。

GH2984合(he)(he)(he)金熱穿管(guan)坯料的(de)加熱溫(wen)度為1100℃，穿管(guan)時(shi)溫(wen)度升(sheng)高達1160～1180℃，穿出的(de)荒管(guan)質量較好，成(cheng)品率(lv)較高。各種(zhong)工藝(yi)參(can)數(shu)控制得(de)當時(shi)，穿管(guan)成(cheng)品率(lv)可(ke)達100％，GH2984合(he)(he)(he)金冷(leng)(leng)(leng)(leng)軋(ya)(ya)冷(leng)(leng)(leng)(leng)拔工藝(yi)性能與1Cr18Ni9Ti合(he)(he)(he)金的(de)相(xiang)似，無論是采用(yong)(yong)單一的(de)冷(leng)(leng)(leng)(leng)軋(ya)(ya)或(huo)冷(leng)(leng)(leng)(leng)拔工藝(yi)，還(huan)是采用(yong)(yong)冷(leng)(leng)(leng)(leng)軋(ya)(ya)與冷(leng)(leng)(leng)(leng)拔聯合(he)(he)(he)工藝(yi)，進(jin)行冷(leng)(leng)(leng)(leng)變形時(shi)均可(ke)獲得(de)表面質量和尺寸公差(cha)符合(he)(he)(he)要求(YB804—20)的(de)標準(zhun)鋼管(guan)。

GH2984合金管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)擴(kuo)口(kou)性(xing)能(neng)良好(hao)，在(zai)不同(tong)熱(re)處(chu)理制度下均能(neng)很好(hao)地擴(kuo)口(kou)，擴(kuo)口(kou)率達38％。同(tong)時，管(guan)(guan)(guan)(guan)子壓(ya)扁性(xing)能(neng)也很好(hao)，管(guan)(guan)(guan)(guan)壁(bi)間距(ju)達壁(bi)厚的(de)3~4倍，也無(wu)任(ren)何問題。彎(wan)(wan)管(guan)(guan)(guan)(guan)實驗在(zai)彎(wan)(wan)管(guan)(guan)(guan)(guan)機上進行，彎(wan)(wan)管(guan)(guan)(guan)(guan)半徑為65mm，彎(wan)(wan)管(guan)(guan)(guan)(guan)角度為180。，彎(wan)(wan)管(guan)(guan)(guan)(guan)性(xing)能(neng)良好(hao)，表面光滑(hua)無(wu)裂紋。

GH2984合(he)金管的脹(zhang)(zhang)管性能極好，特別適于艦船用(yong)脹(zhang)(zhang)接(jie)式過(guo)熱(re)器(qi)的制(zhi)作(zuo)。脹(zhang)(zhang)管實驗結果見表14[16]，脹(zhang)(zhang)管后經400、600、1000和1200N/cm水壓(ya)打(da)壓(ya)后，滴水不漏，表明脹(zhang)(zhang)管性能優異，在(zai)艦船上實際安裝工藝性能試驗證明，GH2984合(he)金管與15CrMo合(he)金管脹(zhang)(zhang)接(jie)時，脹(zhang)(zhang)管率在(zai)1.4％-4.4％之間，GH2984合(he)金管沒有發生起皮和裂紋(wen)等問題，滿足(zu)冷態(tai)下的脹(zhang)(zhang)接(jie)與超(chao)壓(ya)試壓(ya)需要(yao)，完全符合(he)鍋爐(lu)冷態(tai)安裝技術要(yao)求，也(ye)能滿足(zu)超(chao)級超(chao)臨界電站鍋爐(lu)過(guo)熱(re)器(qi)制(zhi)造需要(yao)。

4.6GH2984合金的應用

GH2984合(he)(he)金力學性(xing)能(neng)和化(hua)學性(xing)能(neng)優異，工藝性(xing)能(neng)良好，長(chang)期組織(zhi)和力學性(xing)能(neng)穩定，是一種成本(ben)低(di)廉的(de)過熱(re)器(qi)(qi)(qi)管材(cai)(cai)用(yong)(yong)鐵(tie)基高溫合(he)(he)金，適于制作艦(jian)船用(yong)(yong)鍋爐(lu)(lu)過熱(re)器(qi)(qi)(qi)，也(ye)可制作超(chao)級超(chao)臨界電站鍋爐(lu)(lu)用(yong)(yong)過熱(re)器(qi)(qi)(qi)和再熱(re)器(qi)(qi)(qi)。1992年(nian)“GH2984艦(jian)船用(yong)(yong)鍋爐(lu)(lu)過熱(re)器(qi)(qi)(qi)高溫管材(cai)(cai)合(he)(he)金”獲中國科(ke)學院(yuan)科(ke)技(ji)進步獎(jiang)一等獎(jiang)。

5、艦用燃氣輪機渦輪葉片和導向葉片用5種抗熱腐蝕高溫合金

2001年，本(ben)研究(jiu)組承擔了(le)一種(zhong)(zhong)先進艦用燃氣(qi)輪機全部渦(wo)(wo)輪葉(xie)片和導向(xiang)(xiang)葉(xie)片用5種(zhong)(zhong)抗熱腐蝕(shi)高(gao)溫(wen)(wen)合(he)(he)金(jin)(jin)K444、K435、K452、K446和GH4413的(de)研制(zhi)。通過(guo)相(xiang)(xiang)計(ji)算和熱腐蝕(shi)微觀機制(zhi)等基(ji)礎研究(jiu)，確定(ding)了(le)合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)最佳成分(fen)控制(zhi)范(fan)圍，通過(guo)控制(zhi)固溶(rong)處理(li)冷卻(que)速(su)率，調(diao)整主要強化(hua)相(xiang)(xiang)y相(xiang)(xiang)的(de)尺寸和晶(jing)界碳化(hua)物的(de)形態，解(jie)決(jue)了(le)上述(shu)高(gao)cr、W、Mo含量合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)室溫(wen)(wen)和中(zhong)溫(wen)(wen)低塑性的(de)技術(shu)難題。鑄(zhu)造(zao)鎳基(ji)合(he)(he)金(jin)(jin)K444為(wei)1～2級(ji)(ji)(ji)渦(wo)(wo)輪葉(xie)片材料，屬于BC合(he)(he)金(jin)(jin)。鑄(zhu)造(zao)鎳基(ji)合(he)(he)金(jin)(jin)K435為(wei)3,-4級(ji)(ji)(ji)渦(wo)(wo)輪葉(xie)片材料。變形鎳基(ji)高(gao)溫(wen)(wen)合(he)(he)金(jin)(jin)GH4413為(wei)5-6級(ji)(ji)(ji)渦(wo)(wo)輪葉(xie)片材料。鑄(zhu)造(zao)鎳基(ji)高(gao)溫(wen)(wen)合(he)(he)金(jin)(jin)K452為(wei)1-6級(ji)(ji)(ji)導向(xiang)(xiang)葉(xie)片材料。鑄(zhu)造(zao)鎳基(ji)合(he)(he)金(jin)(jin)K446是燃氣(qi)輪機整流支柱用材料。所(suo)有這5種(zhong)(zhong)合(he)(he)金(jin)(jin)均屬抗熱腐蝕(shi)高(gao)溫(wen)(wen)合(he)(he)金(jin)(jin)，2005年通過(guo)了(le)技術(shu)鑒(jian)定(ding)。目前已批量提供母合(he)(he)金(jin)(jin)及(ji)熱軋棒材，制(zhi)備出全部6級(ji)(ji)(ji)渦(wo)(wo)輪葉(xie)片和導向(xiang)(xiang)葉(xie)片以及(ji)整流支柱零件(jian)，并已通過(guo)850h長期試車考核。

2003年，K444合金(jin)(jin)(jin)(jin)還被選作R0110重型(xing)燃機(ji)(ji)(ji)1~4級渦輪(lun)葉(xie)(xie)片(pian)材(cai)料(liao)，K452合金(jin)(jin)(jin)(jin)還被選作這種(zhong)重型(xing)燃氣輪(lun)機(ji)(ji)(ji)1~4級導(dao)向葉(xie)(xie)片(pian)材(cai)料(liao)，K446合金(jin)(jin)(jin)(jin)同(tong)樣被選作這種(zhong)重型(xing)燃氣輪(lun)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)整流支柱材(cai)料(liao)。今年將生(sheng)(sheng)產兩(liang)臺(tai)R0110重型(xing)燃機(ji)(ji)(ji)正式用(yong)于(yu)發(fa)電生(sheng)(sheng)產。與航空發(fa)動機(ji)(ji)(ji)用(yong)高溫合金(jin)(jin)(jin)(jin)一(yi)樣，抗(kang)(kang)熱(re)(re)腐(fu)(fu)蝕高溫合金(jin)(jin)(jin)(jin)要(yao)求(qiu)具有良好的(de)(de)(de)力學性(xing)能和(he)化學性(xing)能，此外，還特(te)別(bie)要(yao)求(qiu)抗(kang)(kang)熱(re)(re)腐(fu)(fu)蝕性(xing)能優異，長(chang)期組(zu)織和(he)力學性(xing)能的(de)(de)(de)穩定性(xing)特(te)別(bie)好。本(ben)研(yan)究(jiu)組(zu)研(yan)制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)5種(zhong)抗(kang)(kang)熱(re)(re)腐(fu)(fu)蝕高溫合金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)化學成分(fen)見表(biao)15[19]。由表(biao)15可(ke)見，本(ben)研(yan)究(jiu)組(zu)研(yan)制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)5種(zhong)抗(kang)(kang)熱(re)(re)腐(fu)(fu)蝕高溫合金(jin)(jin)(jin)(jin)與西(xi)方國(guo)家同(tong)類合金(jin)(jin)(jin)(jin)比較，不(bu)含Ta是(shi)最大(da)的(de)(de)(de)特(te)點(dian)。因此，這些合金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)成本(ben)比含鉭合金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)要(yao)低得多。例如(ru)，合金(jin)(jin)(jin)(jin)中(zhong)如(ru)含2％Ta，那么成本(ben)將增加(jia)12～20萬元(yuan)/t，顯然不(bu)含Ta的(de)(de)(de)抗(kang)(kang)熱(re)(re)腐(fu)(fu)蝕合金(jin)(jin)(jin)(jin)所帶來的(de)(de)(de)經濟效益是(shi)十分(fen)可(ke)觀(guan)的(de)(de)(de)。5種(zhong)抗(kang)(kang)熱(re)(re)腐(fu)(fu)蝕高溫合金(jin)(jin)(jin)(jin)雜質元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)含量(liang)控制(zhi)(zhi)到了(le)國(guo)內所有高溫合金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)最低水平，達到國(guo)際(ji)先進水平，而有益微量(liang)元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)加(jia)入(ru)種(zhong)類和(he)數量(liang)有創新(xin)，是(shi)化學成分(fen)中(zhong)的(de)(de)(de)最大(da)特(te)點(dian)。

5.1合(he)金(jin)的(de)優異抗熱腐(fu)蝕性能

抗(kang)熱(re)(re)腐(fu)蝕高溫合(he)(he)金(jin)(jin)性(xing)能(neng)的最大特點是(shi)抗(kang)熱(re)(re)腐(fu)蝕性(xing)能(neng)優異。本研究組(zu)研制的鎳基(ji)合(he)(he)金(jin)(jin)K435、K452和(he)K444合(he)(he)金(jin)(jin)的抗(kang)熱(re)(re)腐(fu)蝕性(xing)能(neng)都優于(yu)(yu)K438合(he)(he)金(jin)(jin)的(見表(biao)16)。表(biao)16[19]表(biao)明：K435、K444和(he)K452合(he)(he)金(jin)(jin)的抗(kang)熱(re)(re)腐(fu)蝕性(xing)能(neng)都明顯(xian)優于(yu)(yu)K438合(he)(he)金(jin)(jin)的，而K438合(he)(he)金(jin)(jin)即IN738合(he)(he)金(jin)(jin)是(shi)西(xi)方的王牌抗(kang)熱(re)(re)腐(fu)蝕高溫合(he)(he)金(jin)(jin)。K435、K444與K438合(he)(he)金(jin)(jin)的Cr含(han)量基(ji)本相(xiang)(xiang)同，但前兩(liang)合(he)(he)金(jin)(jin)fW+Mo)含(han)量為(wei)7.2％，W/Mo比(bi)為(wei)2.75，較K438合(he)(he)金(jin)(jin)相(xiang)(xiang)應的4.4％和(he)1.44要高得多，同時(shi)，前兩(liang)合(he)(he)金(jin)(jin)(Al+Ti)

含量為(wei)7.4％，相(xiang)數量約為(wei)50％，Ti/A1為(wei)1.64，而(er)K438合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的相(xiang)應值為(wei)6.8％，47％—49％和0.94。在γ'相(xiang)數量相(xiang)近的情況下(xia)，W/Mo比和Ti/A1比高(gao)對抗熱(re)腐蝕性能有益。而(er)K452合(he)(he)(he)金(jin)(jin)與K438合(he)(he)(he)金(jin)(jin)比較，最突(tu)出的特(te)點是Cr含量更高(gao)，為(wei)21％，高(gao)于K438合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的16％，同時W/Mo比與Ti/A1比都比較高(gao)，K452合(he)(he)(he)金(jin)(jin)顯示出更優(you)異的抗熱(re)腐蝕性能[19]。

抗熱腐蝕鎳(nie)基變形高(gao)溫合(he)金(jin)GH4413的(de)Cr含(han)(han)量在15％左右，較(jiao)航空發(fa)動(dong)機常(chang)用變形合(he)金(jin)渦輪(lun)葉片材料GH4049的(de)cr含(han)(han)量(10％左右)提(ti)高(gao)約5％，而(er)且)，相含(han)(han)量僅(jin)為29％，較(jiao)GH4049合(he)金(jin)的(de)36％要低7％，同時，W/Mo比也較(jiao)高(gao)。所以，GH4413合(he)金(jin)的(de)抗熱腐蝕性能在850℃時較(jiao)GH4049合(he)金(jin)的(de)要好(見表17)[14]。前者用作(zuo)(zuo)艦用燃氣輪(lun)機的(de)5～6級(ji)(ji)渦輪(lun)葉片，而(er)后者大多用作(zuo)(zuo)航空發(fa)動(dong)機1級(ji)(ji)渦輪(lun)葉片。

5.2合金的穩(wen)定力(li)學性能

抗(kang)(kang)熱腐蝕高(gao)溫(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)性(xing)(xing)能的(de)(de)另一特點(dian)是高(gao)溫(wen)(wen)長期(qi)暴露(lu)力學性(xing)(xing)能穩(wen)定。抗(kang)(kang)熱腐蝕高(gao)溫(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)由于在高(gao)溫(wen)(wen)長期(qi)時效或長期(qi)使用(yong)過程中(zhong)(zhong)組織穩(wen)定，通(tong)常僅有(you)γ'相的(de)(de)緩慢長大(da)和(he)數(shu)量(liang)(liang)增加(jia)以及碳化物少量(liang)(liang)變(bian)化，沒有(you)TCP相的(de)(de)大(da)量(liang)(liang)析(xi)出，因而力學性(xing)(xing)能不出現急劇降低的(de)(de)情況。圖7[20-21]所(suo)示為K435、K452、K444和(he)GH4413合(he)金(jin)(jin)在其使用(yong)溫(wen)(wen)度進行長達10000h的(de)(de)持(chi)久試(shi)驗結果(guo)。由圖7可知，除K444合(he)金(jin)(jin)外，其它3個合(he)金(jin)(jin)持(chi)久曲線(xian)沒有(you)拐點(dian)，證明持(chi)久性(xing)(xing)能穩(wen)定。K444合(he)金(jin)(jin)屬電子空穴數(shu)臨界值邊緣合(he)金(jin)(jin)，由于在持(chi)久試(shi)驗過程組織中(zhong)(zhong)形成相，900℃曲線(xian)出現拐點(dian)，但(dan)在化學成分范圍內嚴格控制(zhi)元素含量(liang)(liang)，可以避(bi)免盯相析(xi)出。圖8[22]表明，導向葉(xie)片用(yong)抗(kang)(kang)熱腐蝕鑄造(zao)鎳基高(gao)溫(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)K452經800～900℃時效10000h后，900℃抗(kang)(kang)拉(la)強度、屈服強度和(he)塑性(xing)(xing)變(bian)化不大(da)。

5.3抗熱(re)腐蝕高溫合(he)金的(de)應用(yong)

采用本研(yan)究組研(yan)制的(de)5種(zhong)抗熱(re)腐蝕高溫合金制造的(de)零部件己裝備在一種(zhong)先進艦用燃氣輪機上，并通過了850h長期試車考(kao)核和(he)技術(shu)評審，可進行(xing)批(pi)量生產(chan)。

這種發動機(ji)還(huan)可用(yong)作天然(ran)氣輸(shu)送管線的加(jia)壓系統，或用(yong)于民用(yong)發電(dian)。采用(yong)K444和K452合金制成的R0110燃氣輪(lun)機(ji)渦輪(lun)葉片和導向葉片也已通過(guo)試車考核，即將(jiang)用(yong)于民用(yong)發電(dian)。

6、結論

1)GH2135合金具有良好的(de)低(di)周疲勞性能以及屈(qu)服強度(du)(du)隨溫度(du)(du)的(de)反(fan)常(chang)行為，特別(bie)適于制造航空發動機渦輪盤，是我國獨創的(de)第一個(ge)渦輪盤鐵基(ji)高溫合金。

2)GH2035A合(he)(he)金具有良(liang)好的拉伸和持(chi)久性能，特別是(shi)高溫塑(su)性和熱加工性能優異，適于制(zhi)造航空發(fa)動機(ji)渦輪環形件，是(shi)一種具有自主知識產權的專利合(he)(he)金。

3)DZ417G合金具有強度高(gao)、塑(su)性好、組織穩定(ding)、密度低等特點(dian)，特別適于(yu)制作(zuo)先進航空發動機的渦輪葉片(pian)和(he)導向葉片(pian)，也是一種具有自主知識產權(quan)的專利(li)合金。

41GH2984合(he)金(jin)具有(you)長(chang)達100000h的良好持久(jiu)性能和(he)耐蝕性能，以及優(you)異的冷(leng)、熱加工性能，而且成本低廉，適于制作艦(jian)船和(he)高參數超(chao)超(chao)臨(lin)界鍋爐用過熱器和(he)再(zai)熱器管材，是(shi)我國具有(you)自(zi)主知識產權的鐵一鎳基高溫合(he)金(jin)。

5)K444、K435、K452、K446和GH4413等(deng)5種抗(kang)熱腐(fu)蝕高溫(wen)合金(jin)的最大特點是抗(kang)熱腐(fu)蝕性能優異(yi)，長期組織(zhi)和力學性能穩定性良好(hao)，適于制(zhi)作艦(jian)船和工業燃氣輪機用渦(wo)輪葉片(pian)、導向葉片(pian)和整流支柱等(deng)高溫(wen)結構件。這5種合金(jin)在微(wei)量元素的種類和數量控(kong)制(zhi)上有創新，具有自主知識產權。

REFERENCES

[1]郭(guo)建亭.高溫合金材料學(上冊)[M].北(bei)京：科(ke)學出版社，2008.

GUOJian—ting.Materialsscienceandengineeringforsuperalloys(I)[M】.Beijing：SciencePress，2008.

[2]師(shi)昌緒，肖躍天，郭建(jian)亭，張(zhang)順南.GH2135鐵基(ji)高溫合金(jin)匯(hui)編[M】.沈陽：中國(guo)科學院金(jin)屬研(yan)究所，1974.

SHIChang—XU，XIAOYao—tian，GUOJian-ting，ZHANGShun-nan.Iron-basesuperalloyGH2135[M].Shenyang：Institute ofMetalResearch，ChineseAcademyofSciences，1974.

[3]郭建亭，師昌緒.鋁和鈦對一(yi)種35鎳(nie)15鉻型鐵基高(gao)溫合金(jin)組織結構和力學性能的影響[J].金(jin)屬學報，1978，14(3)：227—238

GUOJian-ring.SHIChang—XU.Theefectofaluminiumandtitaniumonthemicrostructureandpropertiesofairon-basealloy[J].ActaMetallugicaSinica，1978，14(3)：227—238.

[4]《中國(guo)(guo)(guo)航空材(cai)料手冊(ce)》編(bian)委會(hui)編(bian).中國(guo)(guo)(guo)航空材(cai)料手冊(ce)(第2卷)[M].第2版.北京：中國(guo)(guo)(guo)標準出版社，2002.

ChineseHandbookofAeronauticalMaterials(Volume2)[M】.2nded.Beijing：ChineseSpecificationPress，2002.

[5]中國(guo)科學院金(jin)(jin)屬研(yan)究所強度組.渦輪(lun)盤合(he)(he)金(jin)(jin)的蠕變一低(di)周疲勞復合(he)(he)試驗及壽命(ming)估(gu)算[J].機械工程材料，1979(2)：1-8.

StrengthGroup，InstituteofMetalResearch，CAS.Interactionofcreep—lowcyclefatigueandpredictionoflifeofdiscalloys[J]. MaterialsforMechanicalEngineering.1979(2)：l一8.

[6]郭(guo)建亭(ting).GH2135合金渦(wo)輪(lun)盤在航(hang)空發動機上(shang)大量(liang)使用(yong)[J].金屬學報(bao)，1995，31(增刊)：S126一(yi)S129.

GUOJian-ting.LargescaleemploymentofGH2135alloyturbinediscsinaeroengines[J].ActaMetallurgicaSinica，1995，31(Supple)：S126一S129.

[7]郭守仁(ren)，盧德忠，郭建亭，徐(xu)巖，吳晰，馬明喜.GH35A變形高(gao)溫合金(jin)的(de)研制[J].金(jin)屬學報，1995，31(增(zeng)刊)：

Sl3Sl36.GUOShou-ren，LUDe-zhong，GUOJian-ting，XUYah，WUXi，MAMing-xi.WroughtsuperalloyGH35A[J].ActaMetallurgica Sinica，1995，3l(Supple)：S130一S136.

[8]郭守(shou)仁，盧(lu)德忠(zhong)，郭建亭，吳(wu)晰.微(wei)量(liang)元素(su)對GH35合金力學性能的影響(xiang)[c】，/徐(xu)志超(chao)，馬培立(li).高溫合金中微(wei)量(liang)元素(su)的控制與作用.北(bei)京：冶(ye)金工業出(chu)版(ban)社，1987：431-437.

GUOShou-ren，LUDe-zhong，GUOJian-ting，WUXi.TheefectofminorelementsonthemechenicalpropertiesofsuperalloyGH35[C]//XUZhi—chao，MAPei—li.TheEfectsandControlsofMinorElementsinSuperalloys.Beijing：MetallurgicalIndustryPress，1987：431—437.

[9]盧德忠(zhong)，郭(guo)守仁，郭(guo)建亭，吳晰.鋁、鈦和鈮(ni)對(dui)GH35A合金力學性能和組織結構的影響[J].材料工(gong)程，1992(7/9)：127-128.

LUDe—zhong，GUOSho·ren，GUOJian-ting，WUXi.TheefectOfA1.TiandNbontheMicrostructuresandmechanical propertiesofGH35Aalloy[J].JournalofMaterialEngineering，1992(7/9)：127—128.

[10]郭(guo)守仁，蘆德(de)思，吳(wu)晰，郭(guo)建亭.一種鐵鎳鉻基變形高(gao)溫合金：中國專利ZL90110284.9[P].1993—10—10.

GUOShu-ren，LUDe-zhong，WUXin，GUOJian-ting.Aniron-nickel-basewroughtsuperalloy：CNZL90110284.9[P].1993-10—10.

[11]郭(guo)建亭，王淑(shu)荷，李英敖，張志亞，李輝，殷為民.一種(zhong)定向(xiang)凝(ning)固優質(zhi)鑄(zhu)造鎳基高(gao)溫合金：中國專利ZL95110023.8[P].

2000-04-28.GUOJian-ring，WANGShu-he，LIYing—ao，ZHANGZhi-ya，LIHni，YINWei-min.Adfectionallysolidifiedcastnickel—basesuperalloy：CNZL95110023.8[P].2000—04—28.

[12]郭建亭.先進發動機(ji)低壓一、二(er)級渦輪葉片用DZ417G鎳基(ji)合金(jin)和(he)工藝的(de)研(yan)究(jiu)[R].沈陽(yang)：中國(guo)科學(xue)院(yuan)金(jin)屬研(yan)究(jiu)所，2000.

GUOJian-ting.Theinvestigationofnickel-basealloyDZ417Ganditstechnologyusedaslowpress1，2gradesturbinebladesin anadvancedengine[R].Shenyang：InstituteofMetalResearch，CAS，2000.

[13]殷為(wei)民(min)，郭建(jian)亭，王(wang)淑荷.固溶處理溫(wen)度對(dui)定向凝固高溫(wen)合(he)金DZ417G的組織(zhi)和性能(neng)的影(ying)響[J].金屬學報，1995，31(增刊)：S312—315.

YINWei-min，GUOJian-ting，WANGShu-he.Efectofsolidsolutiontreatmenttemperatureonmicrostructureandmechanial propertiesindireetionallysolidifiedDZ417G[J].ActaMetallurglcaSinica，1995，3l(Supple)：S312—315.

[14]郭建亭.高溫合金材料學(下冊)[M】.北(bei)京：科(ke)學出版(ban)社，2010.

GUOJian-ting.Materialsscienceandengineeringforsuperalloys(III)[M】.Beijing：SciencePress，2010·

[15]郭建亭.一種性(xing)能(neng)優異(yi)的低成本定向(xiang)凝固高溫合(he)金DZ417G[J].金屬學報，2002，1l(11)：1163—1174.

GUOJian-ring.Adirectionallysolidifiednickel—basesuperalloyDZ417Gwithexcellentpropertiesandlowcost[J].ActaMetallurgicaSinica，2005，14(I1)：1221—1227.

[16]郭建亭(ting)，杜(du)秀魁(kui).一種性能(neng)優異的過(guo)熱器管材(cai)用高(gao)溫合(he)金(jin)GH2984[J].金(jin)屬學報，2005，14(11)：1221—1227.

GUOJian-ting，DUXiu—kui.AsuperheatertubesuperalloyGH2984withexcellentproperties[J].ActaMetallurgicaSinica，2005，14(11)：1221—1227.

[17]王淑(shu)荷，杜(du)秀魁，許惠珍，于長生，郭(guo)建亭(ting)，胡秋文.GH2984高溫合(he)金(jin)(jin)管材合(he)金(jin)(jin)的組織(zhi)與性(xing)能[J】.金(jin)(jin)屬學報，1995，31(增(zeng)刊(kan)1：$137-$140.

WANGShu-he，DUXiu-kui.XUHui-zhen，YUChang—sheng，GUOJian—ting，HUQiu—wen.Mechanicalpropertiesand   microstructureofatubesuperalloyGH2984[J].ActaMetallurgica，1995，31(Supple)：S137一S140.

[18]中(zhong)國科(ke)學(xue)院金(jin)屬研究所，冶金(jin)工業部上海第五鋼鐵廠，造船總公司七院703所.GH2984合(he)金(jin)研制總結(jie)[R].沈陽(yang)：中(zhong)國科(ke)學(xue)院金(jin)屬研究所，1991.

InstituteofMetalResearch，CAS，ShanghaiNo.5SteelPlant，Harbin703Institute.TheinvestigationofGH2984superalloy[R].Shenyang：InstituteofMetalResearch，CAS，1991.

[19] 郭建亭.抗熱腐蝕(shi)高溫合金的研(yan)究與發展[C]//王靜(jing)康.現代化工、冶(ye)金與材料(liao)技術(shu)前沿，中國工程院化工、冶(ye)金與材料(liao)工程學(xue)部第七屆學(xue)術(shu)會議論文集(ji).北(bei)京：化學(xue)工業出版社，2009：1458-1465.

GUOJian-ting.Investigationanddevelopmentofhotcorrosionresistancesuperalloys[C]//WANGJing—kang.FrontiersofModemChemicalEngineering，Metallurgy,andMaterialTechnologies.Beijing：ChemicalIndustryPress，2009：1458-1465.

[20]袁超，李(li)谷(gu)松，郭建亭(ting).艦用燃氣(qi)輪機用K452合金研究報(bao)告(gao)[R].沈(shen)陽：中國科學(xue)院金屬研究所(suo)，2004.

YUANChao，LIGu-song，GUOJian-ting.InvestigationofK452alloyusedingasturbinesforships[R].Shenyang：InstituteofM etalResearch，CAS，2004.

[21]郭建亭，周蘭(lan)章，袁(yuan)超.八種高溫合金(jin)的全面性能數據[R].沈陽：中國科學院(yuan)金(jin)屬研究(jiu)所，2010.

GUOJian-ting，ZHOULan—zhang，YUANChao.Comprehensivepropertydataofeightsuperalloys[R].Shenyang：InstituteofMetalResearch，CAS，2010.

[22]QrNXZ，GUOJYUANC，CHENCL，YEHQ.Efectoflong—termthermalexposureonthemicrostractureandpropertiesofcaseNi-basesuperalloy[J].MetallMaterTransA，2007，38：3014-3022.