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镍基变形高温合金(wrought nickel-base superalloy) 以镍为主要基体成分的变形高温合金。它可采用常规的锻、轧和挤压等冷、热变形手段加工成材。镍基变形高温合金在整个高温合金材料领域中占有特殊重要的地位，广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机的热端部件，如工作叶片、导向叶片和燃烧室等。按强化方式可分为固溶强化镍基变形高温合金，弱时效强化镍基变形高温合金和强时效强化镍基变形高温合金3类。成分特点 铬在镍基变形高温合金中的主要作用是增加耐蚀能力。20世纪40～50年代发展的镍基变形高温合金中铬含量高达18％～20％，在60年代，为了提高高温强度，将铬含量降低到8％～12％。过度降铬有损抗yang化、耐蚀能力。固溶强化镍基变形高温合金中加入较多的钨、钼、钻等元素。弱时效强化镍基变形高温合金可添加一定量的铝、钛、铌等时效强化元素。在强时效强化镍基变形高温合金中则可以加入多量的铝、钛、铌元素，但其总量不能超过7．5％。也加入硼、铈、镁等晶界强化元素。组织特点 镍基变形高温合金中主要的强化相是γ’(Ni3Al)相，(见高温合金材料的金属问化合物相)，含量达20％～55％左右。另一类强化相是。γ’,(Ni3Nb)相(见高温合金材料的金属问化合物相)，在700℃以下对强度的贡献远大于γ’相，特别显著地提高屈服强度。加工方法 镍基变形高温合金塑性较低，变形抗力大，特别是含γ’相很高的强时效强化镍基变形高温合金，使用普通的热加工手段变形有一定困难，往往需采取一些特殊的加工工艺，如钢锭直接轧制、钢锭包套直接轧制和包套镦饼等新工艺。也采用加镁合金化和弯曲晶界热处理工艺来提高塑性。

各成分元素的功用： 1.碳、硅、锰、硫、磷是生铁及碳素钢中的主要杂质元素，俗称为“五大元素“。因为它们对钢铁的性能影响很大，一般分析都要求测定它们。 2.铬（Cr）：在结构钢和中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。 3.(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。 4.钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。 还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。 5.钛(Ti)：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。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。 6.钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。 7.钨(W)：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。 8.铌(Nb)：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。在普通低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。 9.(Co)：钴是稀有的贵重，多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。 10.(Cu)：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。缺点是在热加工时容易产生热脆，铜含量超过0.5%塑性显著降低。当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。 12.(Al)：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，如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。 13.硼(B)：钢中加入量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。 14.氮(N):氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。

制造工艺/高温合金不含或少含铝、钛的高温合金，一般采用电弧炉或非真空感应炉冶炼。含铝、钛高的高温合金如在大气中熔炼时，元素烧损不易控制，气体和夹杂物进入较多，所以应采用真空冶炼。为了进一步降低夹杂物的含量，改善夹杂物的分布状态和铸锭的结晶组织，可采用冶炼和二次重熔相结合的双联工艺。冶炼的主要手段有电弧炉、真空感应炉和非真空感应炉；重熔的主要手段有真空自耗炉和电渣炉。固溶强化型合金和含铝、钛低（铝和钛的总量约小于4.5%）的合金锭可采用锻造开坯；含铝、钛高的合金一般要采用挤压或轧制开坯，然后热轧成材，有些产品需进一步冷轧或冷拔。直径较大的合金锭或饼材需用水压机或快锻液压机锻造。合金化程度较高、不易变形的合金，目前广泛采用精密铸造成型，例如铸造涡轮叶片和导向叶片。为了减少或铸造合金中垂直于应力轴的晶界和减少或疏松，近年来又发展出定向结晶工艺。这种工艺是在合金凝固过程中使晶粒沿一个结晶方向生长，以得到无横向晶界的平行柱状晶。实现定向结晶的首要工艺条件是在液相线和固相线之间建立并保持足够大的轴向温度梯度和良好的轴向散热条件。此外，为了全部晶界，还需研究单晶叶片的制造工艺。粉末冶金工艺，主要用以生产沉淀强化型和氧化物弥散强化型高温合金。这种工艺可使一般不能变形的铸造高温合金获得可塑性甚至超塑性综合处理高温合金的性能同合金的组织有密切关系，而组织是受金属热处理控制的。高温合金一般需经过热处理。沉淀强化型合金通常经过固溶处理和时效处理。固溶强化型合金只经过固溶处理。有些合金在时效处理前还要经过一两次中间处理。固溶处理首先是为了使第二相溶入合金基体，以便在时效处理时使γ、碳化物（钴基合金）等强化相均匀析出，其次是为了获得适宜的晶粒度以保证高温蠕变和持久性能。固溶处理温度一般为1040～1220℃。目前广泛应用的合金，在时效处理前多经过1050～1100℃中间处理。中间处理的主要作用是在晶界析出碳化物和γ膜以改善晶界状态，与此同时有的合金还析出一些颗粒较大的γ相与时效处理时析出的细小γ相形成合理搭配。时效处理的目的是使过饱和固溶体均匀析出γ相或碳化物(钴基合金)以提高高温强度，时效处理温度一般为700～1000℃。