退漿

[拼音]：gaowen hejin

[英文]：superalloys

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。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。按製備工藝可分為變形高溫合金、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(見金屬的強化)。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（圖1）;還用於製造航天飛行器、火箭發動機、核反應堆、石油化工裝置以及煤的轉化等能源轉換裝置。

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年開始試製高溫合金，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。

提高強度的方法

高溫合金應具有高的蠕變強度和持久強度（見蠕變）、良好的抗熱疲勞和機械疲勞效能（見疲勞）、良好的抗氧化和抗燃氣腐蝕效能以及組織穩定，其中以蠕變強度和持久強度最為重要。提高高溫合金強度的途徑有：

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（見合金相）。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（見介面），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淨化晶界，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佈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，呈彌散分佈狀態，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。

典型牌號

70年代典型的綜合性能較好的高溫合金牌號及其化學成分見表。就高溫下持久強度來說，鎳基合金最高，鈷基合金次之，鐵基合金較低（圖2）。

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鍊時，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，改善夾雜物的分佈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製開坯，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（見金屬的凝固）。此外，為了消除全部晶界，近年來還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

高溫合金的效能同合金的組織有密切關係，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永續性能。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℃。

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裹a href='http://www.baiven.com/baike/225/315630.html' target='_blank' >透納浦形祿蚋呶孿魯惺芨髦衷睪傻哪芰Γ映ず轄鶚倜＞臀新忠鍍牧隙裕ゾб鍍朧滌媒錐危ㄏ蚪峋б鍍淖酆閒閱芙玫礁慕４送猓鋅贍懿捎眉だ涮轄鴟勰┲圃於嗖憷┥⒘擁目招囊鍍傭視μ岣呷計露鵲男枰＞偷枷蛞鍍腿忌帳也牧隙裕鋅贍蓯褂醚躉錈稚⑶炕暮轄穡源蠓忍岣呤褂夢露取Ｎ頌岣嚦垢春湍湍ナ蔥閱埽轄鸕姆闌ね坎悴牧蝦凸ひ找步竦媒徊椒⒄埂＃釋跡?/p>