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高温合金材料特性是什么 高温合金材料特性介绍
1、高温环境下材料的各种退化速度都被加速，在使用过程中易发生组织不稳定、在温度和应力作用下产生变形和裂纹长大、材料表面的氧化腐蚀。
2、高温合金由于其复杂、恶劣的工作环境，其加工表面完整性对于其性能的发挥具有非常重要的作用。但是高温合金是典型难加工材料，其微观强化项硬度高，加工硬化程度严重，并且其具有高抗剪切应力和低导热率，切削区域的切削力和切削温度高，在加工过程中经常出现加工表面质量低、刀具破损非常严重等问题。在一般切削条件下，高温合金表层会产生硬化层、残余应力、白层、黑层、晶粒变形层等过大的问题。
什么是高温合金？
高温合金
在 600～1200℃高温下能承受一定应力并具有抗氧化或抗腐蚀能力的合金。按基体元素主要可分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金。
高温合金主要牌号：
固溶强化型铁基合金：GH1015、GH1035、GH1040、GH1131、GH1140
时效硬化性铁基合金：GH2018、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132、GH2135、GH2136、GH2302、GH2696
固溶强化型镍基合金：GH3030、GH3039、GH3044、GH3028、GH3128、GH3536、GH605,GH600
时效硬化型镍基合金：GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169、GH4145、GH4090
国外的高温合金叫包含inconel系列 incoloy系列 Hastelloy系列
一、变形高温合金
变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工，工作温度范围-253～1320℃，具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标，具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。
1、固溶强化型合金
使用温度范围为900～1300℃，最高抗氧化温度达1320℃。例如GH128合金，室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa；1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。
2、时效强化型合金
使用温度为-253～950℃，一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。制作涡轮盘的合金工作温度为-253～700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。 例如：GH4169合金，在650℃的最高屈服强度达1000MPa；制作叶片的合金温度可达950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸强度为490MPa，940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。
变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。
二、铸造高温合金
铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。其主要特点是：
1. 具有更宽的成分范围 由于可不必兼顾其变形加工性能，合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。如对于镍基高温合金，可通过调整成分使’含量达60%或更高，从而在高达合金熔点85%的温度下，合金仍能保持优良性能。
2. 具有更广阔的应用领域 由于铸造方法具有的特殊优点，可根据零件的使用需要，设计、制造出近终形或无余量的具有任意复杂结构和形状的高温合金铸件。
根据铸造合金的使用温度，可以分为以下三类：
第一类：在-253～650℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在很大的范围温度内具有良好的综合性能，特别是在低温下能保持强度和塑性均不下降。如在航空、航天发动机上用量较大的K4169合金，其650℃拉伸强度为1000MPa、屈服强度850MPa、拉伸塑性15%；650℃，620MPa应力下的持久寿命为200小时。已用于制作航空发动机中的扩压器机匣及航天发动机中各种泵用复杂结构件等。
第二类：在650～950 ℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在高温下有较高的力学性能及抗热腐蚀性能。例如K419合金，950℃时，拉伸强度大于700MPa、拉伸塑性大于6%；950℃，200小时的持久强度极限大于230MPa。这类合金适于用做航空发动机涡轮叶片、导向叶片及整铸涡轮。
第三类： 在950～1100℃ 使用的定向凝固柱晶和单晶高温合金 这类合金在此温度范围内具有优良的综合性能和抗氧化、抗热腐蚀性能。例如DD402单晶合金，1100℃、130MPa的应力下持久寿命大于100小时。这是国内使用温度最高的涡轮叶片材料，适用于制作新型高性能发动机的一级涡轮叶片。
随着精密铸造工艺技术的不断提高，新的特殊工艺也不断出现。细晶铸造技术、定向凝固技术、复杂薄壁结构件的CA技术等都使铸造高温合金水平大大提高，应用范围不断提高。
三、粉末冶金高温合金
采用雾化高温合金粉末，经热等静压成型或热等静压后再经锻造成型的生产工艺制造出高温合金粉末的产品。采用粉末冶金工艺，由于粉末颗粒细小，冷却速度快，从而成分均匀，无宏观偏析，而且晶粒细小，热加工性能好，金属利用率高，成本低，尤其是合金的屈服强度和疲劳性能有较大的提高。
FGH95粉末冶金高温合金，650℃拉伸强度1500MPa；1034MPa应力下持久寿命大于50小时，是当前在650℃工作条件下强度水平最高的一种盘件粉末冶金高温合金。粉末冶金高温合金可以满足应力水平较高的发动机的使用要求,是高推重比发动机涡轮盘、压气机盘和涡轮挡板等高温部件的选择材料。
四、氧化物弥散强化（ODS）合金
是采用独特的机械合金化(MA)工艺，超细的(小于50nm)在高温下具有超稳定的氧化物弥散强化相均匀地分散于合金基体中，而形成的一种特殊的高温合金。其合金强度在接近合金本身熔点的条件下仍可维持，具有优良的高温蠕变性能、优越的高温抗氧化性能、抗碳、硫腐蚀性能。
目前已实现商业化生产的主要有三种ODS合金：
MA956合金 在氧化气氛下使用温度可达1350℃，居高温合金抗氧化、抗碳、硫腐蚀之首位。可用于航空发动机燃烧室内衬。
MA754合金 在氧化气氛下使用温度可达1250℃并保持相当高的高温强度、耐中碱玻璃腐蚀。现已用于制作航空发动机导向器蓖齿环和导向叶片。
MA6000合金 在1100℃拉伸强度为222MPa、屈服强度为192MPa；1100℃，1000小时持久强度为127MPa，居高温合金之首位，可用于航空发动机叶片。
五、金属间化合物高温材料
金属间化合物高温材料是近期研究开发的一类有重要应用前景的、轻比重高温材料。十几年来，对金属间化合物的基础性研究、合金设计、工艺流程的开发以及应用研究已经成熟，尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制备加工技术、韧化和强化、力学性能以及应用研究方面取得了令人瞩目的成就。
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）、高温高强度、高钢度以及优异的抗氧化、抗蠕变等优点，可以使结构件减重35～50%。 Ni3Al基合金，MX-246具有很好的耐腐蚀、耐磨损和耐气蚀性能，展示出极好的应用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蚀性能，在中温（小于600℃）有较高强度，成本低，是一种可以部分取代不锈钢的新材料。
六、环境高温合金
在民用工业的很多领域，服役的构件材料都处于高温的腐蚀环境中。为满足市场需要，根据材料的使用环境，归类出系列高温合金。
1、 高温合金母合金系列
2、 抗腐蚀高温合金板、棒、丝、带、管及锻件
3、 高强度、耐腐蚀高温合金棒材、弹簧丝、焊丝、板、带材、锻件
4、 耐玻璃腐蚀系列产品
5、 环境耐蚀、硬表面耐磨高温合金系列
6、 特种精密铸造零件（叶片、增压涡轮、涡轮转子、导向器、仪表接头）
7、 玻棉生产用离心器、高温轴及辅件 8、 钢坯加热炉用钴基合金耐热垫块和滑轨
9、 阀门座圈
10、 铸造“U”形电阻带
11、 离心铸管系列
12、 纳米材料系列产品
13、 轻比重高温结构材料
14、 功能材料（膨胀合金、高温高弹性合金、恒弹性合金系列）
15、 生物医学材料系列产品
16、 电子工程用靶材系列产品
17、 动力装置喷嘴系列产品
18、 司太立合金耐磨片
19、 超高温抗氧化腐蚀炉辊、辐射管。
高温合金有哪些牌号？
高温合金主导产品有：GH2132、GH4169、GH3128、GH4145、GH3030、GH3039、GH4140、GH3600、GH3625，等系列产品。
为了保证高温合金具有优异的质量水平,必须严格控制化学成分,从源头上提高高温合金的纯净度,而这些主要取决于熔炼工艺。高温合金传统的制备方法有真空感应熔炼加电弧重熔、真空感应熔炼加电渣重熔等双联工艺,真空感应加真空电弧加电渣重熔、真空感应加电渣熔炼加真空电弧重熔等三联工艺,粉末冶金,电子束快速成型技术,电子束自由成型制造技术,激光熔覆成形技术等。双联及多联工艺虽能有效提高合金的治金质量,但能耗较大,且感应熔炼过程中,埚与熔体材料的反应会污染熔池。粉末冶金以及电子束快速成型技术等虽能解决成分偏析问题,但高温合金粉体材料的制备增加了成本,粉末材料由于较大的比表面积很容易在合金中引入缺陷。电子束精炼是利用高能量密度的电子束轰击材料的表面使材料熔化并熔炼材料的工艺过"程,该技术被广泛应用于太阳能级多晶硅的提纯,难熔金属及其合金的精炼,制备高纯特殊钢以及超洁净钢、钛及其合金以及其它金属材料中。通过调节功率和熔炼速度使熔池保持在较高的温度,在高温高真空的环境下熔体充分发生脱气反应,有利于夹杂等冶金缺陷以及硫、磷等杂质的去除。此外,电子束熔炼过程中使用水冷铜,埚能有效避免坩埚与熔体合金发生反应,进而提高了合金的纯净度。电子束的定向凝固技术在电子束精炼高温合金的基础上,实现了大尺寸铸键的制备,可以通过改变水冷铜埚的形状及尺寸制备出不同尺寸的高温合金铸锭,以满足实际生产的需要,电子束定向凝固技术具备的特点及优势使其成为制备大尺寸高纯高温合金的有效方法之一。因此，一种采用电子束定向凝固技术精炼镍基高温合金的方法亟待研发。
技术特征：1一种电子束定向凝固技术精炼镍基高温合金的方法,其特征在于具有如下步骤:S1、镍基高温合金的预处理: S11、采用718高温合金圆棒材作为原材料; S12、将718高温合金圆棒材切割为试棒,并将试棒一端加工出内螺纹; S13、去掉试棒表面的氧化层; S14、对试棒进行清洗,吹干后待用; S2、电子束精炼及拉锭: S21、清理电子束熔炼炉中的水冷铜,埚和垂直拉锭机构的拉锭端,水冷铜,埚的底部为垂直拉锭
技术总结：本发明公开了一种电子东定向凝固技术精炼镍基高温合金的方法,具有如下步骤:S1、镍基高温合金的预处理; S2、电子束精炼及拉锭。本发明提高了718高温合金的纯净度,其中S与P的含量分别低于0.002wt.%与0.01wt.% ;提高了718高温合金的使用性能,使得718高温合金具有优异的抗氧化性能与抗电化学腐蚀性能,在1000℃下的抛物线氧化动力学常数为12.62g2/m4.h ,远低于传统方式制备的718高温合金(47.62g2/m4.h) ,经过热处理后,其析出V相尺寸细小(约为10nm) ,弥散强化效果显著,使得718高温合金具有较高的维氏硬度值。
高温合金冶炼技术领域，具体涉及一种镍基高温合金多级脱氧真空感应熔炼方法。
背景技术：氧作为镍基高温合金中有害杂质元素,易与亲氧的金属元素形成氧化物夹杂。这些高熔点的氧化物夹杂不仅消耗了一部分合金元素,而且在以后的熔炼或热处理过程中很难消除并且在镍基高温合金服役过程中易成为裂纹的萌生源和裂纹的扩展通道,降低高温合金的持久、疲劳和蠕变性能。研究表明,当氧含量降低到50ppm以下时,高温合金的断裂寿命显著提高。因此,需要对高温合金液进行脱氧处理,以降低镍基高温合金的氧含量,从而提高高温合金的性能。而真空感应熔炼作为镍基高温合金的第道熔炼工序,对脱氧有着至关重要的作用。
技术实现要素:
本发明的目的是提供一种镍基高温合金多级脱氧真空感应熔炼方法,用以降低镍基高温合金注定中的氧含量。本发明所采用的技术方案是:一种镍基高温合金多级脱氧真空感应熔炼方法,具体包括以下步骤。
各个化学元素在:起到什么作用?
1、钢中加元素(W)钨：增大力度,硬度和韧性。
2、钢中加元素(S)硫：少量使用可改善机械加工性。
3、钢中加元素(Ni)镍：增强力度,硬度和抗腐蚀能力。
4、钢中加元素(Cu)铜：增强抗腐蚀能力。增强抗磨损能力。
5、钢中加元素(Cr)铬：增强硬度,抗张强度和韧性防磨损和腐蚀。
6、钢中加元素(V)钒：增大力度,硬度和抗震能力。防止产生颗粒。
7、钢中加元素(P)磷：增强力度,机械加工性和硬度,浓度过大时易脆裂。
8、钢中加元素(N)氮：能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。
9、钢中加元素(c) 碳：提高刃具抗变形能力和抗张强度增强硬度,提高抗磨损能力。
10、钢中加元素(B)硼：钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。
11、钢中加元素(Mo)钼：增强力度,硬度,可淬性和韧性. 改善机械加工性和抗腐蚀能力。
12、钢中加元素(Xt)稀：土稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。
13、钢中加元素(Co)钴：增大硬度和力度,使承受高温淬火的合金中加强其他元素的某些个体特性。
14、钢中加元素(Al)铝：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性。
15、钢中加元素(Cu)铜：武钢用大冶矿石所炼的钢，往往含有铜。铜能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。
16、钢中加元素(Nb)铌：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。
17、钢中加元素(Si)硅：增强延展性、增大抗张强度,从熔化的金属中以分离氧化和分离汽化作用带走氧。
18、钢中加元素(Ti)钛：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。
19、钢中加元素(Mn)锰：增大可淬性,抗磨损力和抗张强度. 从熔化的金属中以分离氧化和分离汽化作用带走氧。大量加入时,增强硬度,但提高脆性。
各系列产品严格按执行标准及用户要求生产，经过严格的检测合格后出厂。产品形状：丝材，棒材，管材(圆管，矩形管)，带材，板材，粉末等，也可根据客户的需求定制。
生产设备：真空感应炉、电渣重熔炉、便携式检漏仪,真空热处理炉，连拉机、焊丝层绕机、穿管、磨光、机加工等设备
检测设备：光谱分析仪、超声波探伤仪、金相显微镜、金属拉伸试验机、红外碳硫分析仪、氧氮氢分析仪、热膨胀测试仪、各种型号的硬度计。
产品广泛于用航天航空、船舶、工业阀门、冶金设备、通信电子、石油化工管道、新能源、太阳能、电站脱硫等行业，生产的产品符合ROHS环保要求，公司坚持“以质量求生存，以诚信求发展，以科技求进步，创立隆进品牌”的质量方针，在企业内部严格按ISO9001:2015质量管理体系标准加强管理，不断开发新产品，调整产品结构，增强企业竞争能力。
本公司历年来始终根据顾客要求，依靠全体员工的不懈努力，精益求精，以优良的产品品质、完善的服务承诺赢得广大用户的信赖与好评。
高温合金 什么是高温合金
一、变形高温合金
变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工，工作温度范围-253～1320℃，具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标，具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。
1、固溶强化型合金
使用温度范围为900～1300℃，最高抗氧化温度达1320℃。例如GH128合金，室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa；1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。
2、时效强化型合金
使用温度为-253～950℃，一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。制作涡轮盘的合金工作温度为-253～700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。 例如：GH4169合金，在650℃的最高屈服强度达1000MPa；制作叶片的合金温度可达950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸强度为490MPa，940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。
变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。
二、铸造高温合金
铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。其主要特点是：
1. 具有更宽的成分范围 由于可不必兼顾其变形加工性能，合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。如对于镍基高温合金，可通过调整成分使’含量达60%或更高，从而在高达合金熔点85%的温度下，合金仍能保持优良性能。
2. 具有更广阔的应用领域 由于铸造方法具有的特殊优点，可根据零件的使用需要，设计、制造出近终形或无余量的具有任意复杂结构和形状的高温合金铸件。
根据铸造合金的使用温度，可以分为以下三类：
第一类：在-253～650℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在很大的范围温度内具有良好的综合性能，特别是在低温下能保持强度和塑性均不下降。如在航空、航天发动机上用量较大的K4169合金，其650℃拉伸强度为1000MPa、屈服强度850MPa、拉伸塑性15%；650℃，620MPa应力下的持久寿命为200小时。已用于制作航空发动机中的扩压器机匣及航天发动机中各种泵用复杂结构件等。
第二类：在650～950 ℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在高温下有较高的力学性能及抗热腐蚀性能。例如K419合金，950℃时，拉伸强度大于700MPa、拉伸塑性大于6%；950℃，200小时的持久强度极限大于230MPa。这类合金适于用航空发动机涡轮叶片、导向叶片及整铸涡轮。
第三类： 在950～1100℃使用的定向凝固柱晶和单晶高温合金 这类合金在此温度范围内具有优良的综合性能和抗氧化、抗热腐蚀性能。例如DD402单晶合金，1100℃、130MPa的应力下持久寿命大于100小时。这是国内使用温度最高的涡轮叶片材料，适用于制作新型高性能发动机的一级涡轮叶片。
随着精密铸造工艺技术的不断提高，新的特殊工艺也不断出现。细晶铸造技术、定向凝固技术、复杂薄壁结构件的CA技术等都铸造高温合金水平大大提高，应用范围不断提高。
三、粉末冶金高温合金
采用雾化高温合金粉末，经热等静压成型或热等静压后再经锻造成型的生产工艺制造出高温合金粉末的产品。采用粉末冶金工艺，由于粉末颗粒细小，冷却速度快，从而成分均匀，无宏观偏析，而且晶粒细小，热加工性能好，金属利用率高，成本低，尤其是合金的屈服强度和疲劳性能有较大的提高。
FGH95粉末冶金高温合金，650℃拉伸强度1500MPa；1034MPa应力下持久寿命大于50小时，是当前在650℃工作条件下强度水平最高的一种盘件粉末冶金高温合金。粉末冶金高温合金可以满足应力水平较高的发动机的使用要求,是高推重比发动机涡轮盘、压气机盘和涡轮挡板等高温部件的选择材料。
四、氧化物弥散强化（ODS）合金
是采用独特的机械合金化(MA)工艺，超细的(小于50nm)在高温下具有超稳定的氧化物弥散强化相均匀地分散于合金基体中，而形成的一种特殊的高温合金。其合金强度在接近合金本身熔点的条件下仍可维持，具有优良的高温蠕变性能、优越的高温抗氧化性能、抗碳、硫腐蚀性能。
目前已实现商业化生产的主要有三种ODS合金：
MA956合金 在氧化气氛下使用温度可达1350℃，居高温合金抗氧化、抗碳、硫腐蚀之首位。可用于航空发动机燃烧室内衬。
MA754合金 在氧化气氛下使用温度可达1250℃并保持相当高的高温强度、耐中碱玻璃腐蚀。现已用于制作航空发动机导向器环和导向叶片。
MA6000合金 在1100℃拉伸强度为222MPa、屈服强度为192MPa；1100℃，1000小时持久强度为127MPa，居高温合金之首位，可用于航空发动机叶片。
五、金属间化合物高温材料
金属间化合物高温材料是近期研究开发的一类有重要应用前景的、轻比重高温材料。十几年来，对金属间化合物的基础性研究、合金设计、工艺流程的开发以及应用研究已经成熟，尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制备加工技术、韧化和强化、力学性能以及应用研究方面取得了令人瞩目的成就。
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）、高温高强度、高钢以及优异的抗氧化、抗蠕变等优点，可以使结构件减重35～50%。 Ni3Al基合金，MX-246具有很好的耐腐蚀、耐磨损和耐气蚀性能，展示出极好的应用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蚀性能，在中温（小于600℃）有较高强度，成本低，是一种可以部分取代不锈钢的新材料。
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