本文将研究并揭示GH696合金的独特性能参数和应用领域。GH696是一种铬镍系超级合金,广泛应用在在航空、航天、电力等领域,其高强度、良好的耐腐蚀性和抗热疲劳性能等特点被广泛赞誉。 本文将详细解析这一合金的性能参数、的应用特点以及其在实践中的使用,让我们深入解析和了解其出色的性能和广泛的应用。
性能:热端部件应用材料,不同类型合金工艺成熟度存在差异
高温合金是指能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料。 一般来说,高温合金是指以第Ⅷ主族元素(铁、钴、镍)为基,加入大量强化元素, 能在600℃以上的高温及一定应力作用下,长期工作的一类金属材料。从性能看,高 温合金具有较高的高温强度、良好抗氧化、抗热腐蚀、抗疲劳等优良性能,在高温合 金下具有良好的组织稳定性和使用可靠性,因此也被称为热强合金、超合金等。
高温合金可分为变形、铸造和粉末等三类。根据合金材料成型方式,高温合金可分 为变形高温合金、铸造高温合金和粉末冶金三类。变形合金可生产棒材、丝材、板材、管材和带材等,铸造高温合金有等轴晶铸造、定型凝固和单晶铸造之分,粉末冶金合金有普通粉末和氧化物弥散强化粉末等。在命名方式上,国外的高温合金牌号 根据开发生产厂家的注册商标命名;国内变形高温合金牌号以GH后接4位阿拉伯数 字表示(第一位表示分类号,2~4位表示合金编号),铸造高温合金采用K前缀(第 1位表示分类号),粉末高温合金以FGH前缀后跟阿拉伯数字表示,以MGH、DK和 DD等作为前缀的合金分别表示机械合金化粉末高温合金、定型凝固高温合金和单晶 铸造高温合金。
不同工艺路线的发展取决于行业在性能与成本方面的平衡。以铸造高温合金和粉末 高温合金的出现为例,据《航空航天用先进材料》(化学工业出版社,李红英等, 2019):
(1)下游工作温度及强度提高牵引合金成分变化,使得变形高温合金使用的热加工 工艺难以使用,进而牵引上游研发可直接以铸态使用的铸造高温合金。随着高温合金工作温度和强度的不断提高以及综合性能的改善,合金中强化元素含量不断增加, 成分越来越复杂,热加工性能变得很差,不少高性能镍基高温合金已不能热加工变 形,只能以铸态使用。铸态高温合金不再考虑锻造变形性能,可通过精密铸造方法 或定向凝固工艺铸造出形状复杂且有通常内腔的无余量空心薄壁叶片。而又因为铸 造高温合金元素总量要显著高于变形高温合金,如固溶强化元素增添了Re、Ru,难 熔金属元素W的含量提高(有些合金超过10%),使得铸态高温合金持久强度、抗拉 强度都明显高于变形高温合金。而按照凝固方法的不同,牵引等轴晶铸造、定向凝 固柱晶和单晶的相继研发问世。
(2)合金成分变化导致难以通过热加工变形,以及铸态组织偏析使得性能波动,牵引粉末冶金工艺生产高温合金克服上述难点。由于铸态组织偏析严重导致了显微组 织的不均匀和力学性能的波动,故而行业开始采用粉末冶金工艺生产高温合金克服 上述缺点。1971年美国普惠公司将当时镍基铸造高温合金IN100制成预合金粉末,经 等温锻造工艺制成F-100战机发动机零件,1972年装备在F-15和F-16上,以取代原 来的Wapsaloy变形高温合金,每台发动机减重58.5kg,成本降低15%。此外,粉末 高温合金节省原料、降低成本,采用粉末冶金热等静压加锻造法来生产的预制坯, 与传统工艺来比可节约2/3重量的合金原料,降低12%的成本。