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+ Q# V7 J8 x. u2 D' Y; F; G变形高温合金的特性、分类及用途6 @4 e- N% @$ ~9 Y S3 q1 c
) ?6 f& M/ J1 L* j: V0 `+ R 高温合金是根据航空喷气发动机的需要而发展起来的一种金属材料，它可在600～1100℃的高温氧化和燃气腐蚀条件下，承受复杂应力，并长期可靠地工作。主要用于航空发动机的热端部件，也是航天火箭发动机、工业燃气轮机、能源和化工等工业的重要材料。在先进的航空发动机中，高温合金的用量占金属材料总用量的40%～60%。在先进工业国家，如美国，航空航天用高温合金占其总用量的85%左右。& Y8 l" Y9 \7 v8 C! v1 v
高温合金是一种兼有热稳定性和热强性的合金。热稳定性是指金属材料在高温下抗氧化或抗气体腐蚀的能力；而热强性是指金属材料在高温下抵抗塑性变形和断裂的能力。金属的热稳定性常用称重法来评定，在高温下金属单位时间、单位面积上的失重或增重越大，表示抗氧化性越差，即热稳定性越差。热强性的评定指标包括蠕变极限、持久强度、高温瞬时强度、高温疲劳强度等。蠕变极限表征在高温、长期载荷作用下，材料抵抗塑性变形的能力；持久强度表征在高温、长期载荷作用下，材料抵抗断裂的能力；高温瞬时强度（σb和σ0.2）表征高温下材料在瞬时过载时抵抗塑性变形和断裂的能力；高温疲劳强度是指在规定循环次数下（一般为107次）不引起断裂的应力。
0 Z" \+ I* u' C; n8 G A4 G 高温合金分为变形高温合金和铸造高温合金。变形合金按基体元素的不同，可分为铁基变形高温合金、镍基变形高温合金和钴基变形高温合金，按合金的高温性能、成形特点及用途的不同，变形高温合金又可分为热稳定变形高温合金和热强变形高温合金。热稳定变形高温合金的特点是热稳定性很高，通常在固溶状态下使用，强度虽不高，但塑性很好，可顺利地进行深冲压，主要用于受力不大而工作温度很高的零件，例如燃烧室火焰筒及加力燃烧室等。热强变形高温合金的特点是热强度较高，通常在淬火、时效状态下使用，主要用于高温下承受大载荷及复杂应力的零件，例如涡轮叶片、涡轮盘等。/ _1 E! p9 v# b, R
我国的新标准规定，变形高温合金的牌号以汉语拼音字母“GH”后接四位阿拉伯数字来表示。“GH”后第一位数字表示分类号，其中1表示固溶强化型铁基合金；2表示时效强化型铁基合金；3表示固溶强化型镍基合金；4表示时效强化型镍基合金。“GH”后第二、三、四位数字表示合金的编号。例如GH2036，GH4033等，其相应的旧牌号为GH36，GH33等。. w' V% f& }3 }
我国于20世纪50年代开始研制高温合金，到目前已有40多种变形高温合金。航空工业中常用的铁基、镍基变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度，见表1和表2。6 b' m2 Y4 r+ i( h
燃烧室用合金主要有GH3030、GH3039、GH1140、GH3044、GH1015、GH1016、GH22、GH163、GH2302、GH170等。涡轮工作叶片大多采用时效强化型变形合金，如GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH151、GH143、GH2130、GH2302、GH738、GH118、GH220、GH710等。涡轮盘材料大多采用铁-镍基沉淀强化合金（750℃以下），如温度更高，则采用镍基合金或粉末涡轮盘材料。涡轮盘常用合金有GH2036、GH4033、GH2132、GH2135、GH901、GH4133、GH761、GH698、GH710等。% v. `* R! M; Q3 w5 e. O, k$ v
, f+ b( v; N8 s8 I( w/ b6 |( Z
表1 常用铁基变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度9 o. ?3 e5 \' L- ? p
合金牌号 化学成分/（%） 使用温度! G9 A/ E2 r* n- x
C Cr Ni Mn W Mo Al Ti V B 其他 Al+Ti+Nb ℃* e& ?: u4 \ S- i2 R, X. T6 n
GH1015 ≤0.08 19～22 34～39 ≤1.5 4.8～5.8 2.5～3.2 ≤0.01 Nb1.1～1.6 ～1.6 9506 s8 C$ r& A, l3 f2 L1 x# V
: T5 j( F+ e7 U: S6 k
GH1016 ≤0.08 19～22 32～36 ≤1.8 5～6 2.6～3.3 0.1～0.3 ≤0.01 Nb0.9～1.4 ～1.4 950& _( F. }3 k2 D) V8 J
, z5 p$ |% |' T, W" X
GH1040 ≤0.12 15～17.5 24～27 1～2 5.5～7.5 Nb0.1～0.2 6009 B2 ^" }/ T; Z8 ]: c X* G* h- K
7 |, e& I r/ z" h: P Y4 k
GH2036 0.34～0.4 11.5～13.5 7～9 7.5～8.5 1.1～1.4 ≤0.12 1.25～1.55 Nb0.25～0.5 ～1.4 6505 o8 a1 {' A! u, I2 B0 v/ @7 H$ v
: K' S& t8 g7 ], h7 y8 T
GH2132 ≤0.08 13.5～16 24～27 1～2 1～1.5 ≤0.4 1.75～2.3 1.25～1.55 0.001～0.01 ～2.2 700
5 O- b# `) T" N3 z% d( @+ i
& i% z) b' e H1 ]$ }; JGH2136 ≤0.06 13～16 24.5～28.5 ≤0.35 1.0～1.75 ≤0.35 2.4～3.2 0.01～0.1 0.005～0.025 ～3.0 700
( C$ ]4 ~2 _* a* z; f; h/ {) [$ Q6 T: F- _; |) y
GH2135 ≤0.06 14～16 33～36 ≤0.4 1.7～2.2 1.7～2.2 2.0～2.8 2.1～2.5 ≤0.015 Ce≤0.03 ～4.7 700～750
: D) U/ |% m* [# C6 ?( \6 P. w6 ^$ p; Q" c1 {
GH901 0.02～0.06 11～14 40～45 ≤0.4 5～6.5 ≤0.3 2.8～3.1 0.001～0.02 ～3.2 750
r' U. b; c/ h, D& L. s' y$ }- N+ _ A' l* A, J" _6 P) Z9 m$ v
GH2130 ≤0.8 12～16 35～40 ≤0.5 5～6.5 1.4～2.2 2.4～3.2 ≤0.02 Ce≤0.02 ～4.6 800& R* ]( @( {/ W0 K- q4 ^, x
f t& H; X" ]/ ZGH2302 ≤0.08 12～16 38～42 ≤0.6 3.5～4.5 1.2～2.5 1.8～2.3 2.3～2.8 ≤0.01 Zr≤0.05 ～4.6 800/ y- a' J; L5 M9 L
) |7 s* L1 U6 E, A$ J$ H- lGH1140 0.06～0.12 20～23 35～40 0.7 0.4～1.8 2.0～2.5 0.2～0.6 0.7～1.2 Ce≤0.05 8504 l7 N% r+ Y" h% U3 q
2 v' Z+ N% v- O9 E3 g# k, y
GH761 0.02～0.07 12～14 42～45 2.8～3.2 1.4～1.9 1.4～1.85 3.25～3.65 ≤0.01 Ce≤0.03 ～5.0 750
* A8 H. ? Q/ F8 |2 A) Y m+ D4 D" O$ }3 ]; R
GH907 0.01～0.02 37.6 0.05 ＜0.2 1.53 0.006 Co13.4,Nb4.89 6505 U/ Z. ~2 }9 R. O
; \& z0 c' G1 L; ~3 @! {表2 常用镍镍变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度+ s$ n+ P1 J% g
合金牌号 化学成分/（%） 使用温度% q: a" P" B8 _; ]& P( b
C Cr Co W Mo Al Ti Fe Nb B 其他 ℃
$ }1 v0 D- z, B$ D& l" AGH3030 ≤0.12 19.0～22.0 ≤0.15 0.15～0.35 ≤1.0 800/ K c: h [4 j- Z7 W% J0 g/ R
" ~8 d+ }0 h6 N. k% n' A
GH4169 ≤0.08 17.0～21.0 2.8～3.3 0.2～0.8 0.65～1.15 17.0～20.0 4.75～5.55 ≤0.01 -253～703
& F/ t7 @# S0 M/ O2 x' C! p2 K
- s8 z: G W, A1 J1 }- B$ `GH3039 ≤0.08 19.0～22.0 1.8～2.3 0.35～0.75 0.35～0.37 ≤3.0 0.9～1.3 850
7 K4 d/ n; m* J* i8 f% |8 q( R
# L- O/ n# O" T/ L& ?GH3044 ≤0.1 23.5～26.5 13.0～16.0 ＜1.5 ≤0.5 0.3～0.7 ≤4.0 900- h+ [) c( x- z1 m! n
0 [7 r/ C" Q# W6 H
GH3128 ≤0.05 19.0～22.0 7.5～9.0 7.5～9.0 0.4～0.8 0.4～0.8 ≤1.0 0.005 Zr0.04 Ce0.05 950! O$ q6 @- k, j+ u7 n- p. p' |8 t
9 v% H5 }8 v6 T+ Y4 |7 pGH4033 ≤0.06 19.0～22.0 0.55～0.95 2.2～2.7 ≤1.0 ≤0.01 Ce≤0.01 700～750
! n2 q- V, K* k9 ^8 H2 ?. N6 a
4 I1 {5 K2 L, r% Y- yGH4133 ≤0.07 19.0～22.0 0.7～1.2 2.5～3.0 ≤1.5 1.15～1.65 ≤0.01 700～750
* S) p- B- @$ ^ `% \3 t
, H7 N& Q; Y( M+ [" ^GH4037 ≤0.1 13.0～16.0 5.0～7.0 2.0～4.0 1.7～2.3 1.8～2.3 ≤0.5 ≤0.02 V0.01～0.2 Ce0.02 800～850/ c) H5 V6 `; P+ E
/ ~2 }5 n3 N$ Z+ x0 i9 \. e! yGH4049 ≤0.07 9.5～11.0 1.40～16.0 5.0～6.0 4.5～5.5 3.7～4.4 1.4～1.9 ≤1.5 0.015 V0.2～0.5 Ce0.02 900
9 ^. U( i( K0 z) J7 F) g. W1 ], ] s+ }9 K" q
GH141 0.06～0.12 18.0～20.0 10.0～12.0 9.0～10.5 1.4～1.8 3.0～3.5 ≤5.0 0.003～0.01 9004 R5 h* h1 L6 T: |" l3 P
0 G! u2 j# F7 \# V7 dGH151 0.05～0.11 9.5～10.0 15.0～16.5 6.0～7.5 2.5～3.1 5.7～6.2 0.7 1.95～2.35 0.012～0.02 Zr0.03～0.05
& Y! H; u( R8 C9 s4 TCe0.02 9506 f/ S( ^0 Y$ |& u* N: F# ]6 c
. y0 |/ M3 F/ E. V1 V5 vGH118 ≤0.20 14.0～16.0 13.5～15.5 3.0～5.0 4.5～5.0 3.5～4.5 ≤1.0 0.01～0.2 Zr≤0.15 950. a& p# j; ^+ W! }0 E/ f
7 D+ ~5 b9 }! ?# z' F L& MGH738 0.03～0.1 18.0～21.0 12.0～15.0 3.5～5.0 1.2～1.6 2.75～3.25 ≤2.0 0.003～0.03 Zr0.02～0.08 815
& r6 b0 W' Q. b1 u8 B( B1 z: J% f9 x! v" I8 m/ L& W# P \4 R) ]4 J
GH698 ≤0.08 13.0～16.0 2.8～3.2 1.3～1.7 2.35～2.75 ≤2.0 1.8～2.2 ≤0.005 Ce≤0.005 550～800$ Z( G4 u( b; }+ X1 Y9 i
% n7 ]8 e. D* ]7 `GH220 ≤0.08 9.0～12.0 14.0～15.0 5.0～6.5 5.0～7.0 3.9～4.8 2.2～2.9 ≤3.0 ≤0.02 V0.2～0.8 900～950
6 E$ \4 t0 M! I* ~ B1 s( D3 \! q% ^) k0 }0 ~- ~! l4 \2 m
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发表于 2006-6-17 14:20:38
