FGH1139是中国自主研发的一种镍基粉末高温合金,属于第三代粉末冶金高温合金系列,专为极端高温、高压及复杂载荷环境设计。其命名中,“FGH”为“粉末高温合金”的缩写,“1139”代表特定成分体系及工艺代码。该材料通过先进的粉末冶金技术制备,具有均匀的微观组织、优异的抗疲劳性能和高温稳定性,主要应用于航空发动机、燃气轮机等关键热端部件(如涡轮盘、叶片等)。
FGH1139以镍(Ni)为基体,添加铬(Cr)、钴(Co)、钨(W)、钼(Mo)、铝(Al)、钛(Ti)等元素形成固溶强化,并通过γ'相(Ni₃(Al,Ti))析出强化实现高温强度提升。其中:
Cr、Co:提升抗氧化、抗腐蚀能力;
W、Mo:增强固溶强化效果,延缓高温下位错运动;
Al、Ti:促进γ'相形成,主导高温持久强度;
微量碳(C)、硼(B):优化晶界性能,抑制裂纹扩展。
FGH1139采用等离子旋转电极雾化(PREP)或氩气雾化(AA)制粉,结合热等静压(HIP)成型与等温锻造工艺。粉末经筛分、除杂后,在高温高压下致密化成坯,再通过精密锻造细化晶粒,最终形成均匀的γ/γ'双相组织。此工艺有效避免了传统铸造合金的偏析缺陷,显著提升了材料的力学性能一致性。
室温力学性能
FGH1139圆棒在室温下表现出高强度与良好韧性平衡:
抗拉强度(σ_b):≥1450 MPa;
屈服强度(σ_{0.2}):≥1200 MPa;
延伸率(δ):≥12%;
冲击韧性(KU₂):≥45 J/cm²。
其高强韧性源于细晶强化与γ'相弥散分布的协同作用。
高温力学性能
在650–750℃服役温度范围内,FGH1139仍保持优异性能:
高温抗拉强度(750℃):≥900 MPa;
持久强度(750℃/530 MPa):断裂时间≥100 h;
蠕变性能(750℃/400 MPa):稳态蠕变速率≤1×10⁻⁸ s⁻¹。
高温下γ'相稳定性高,阻碍位错攀移,是其耐热性能的核心保障。
疲劳性能
高周疲劳极限(10⁷周次,室温):≥550 MPa;
低周疲劳寿命(750℃, Δε=1.2%):≥5000次循环。
粉末冶金工艺减少夹杂物缺陷,显著提升疲劳寿命。
FGH1139圆棒主要用于制造航空发动机高压涡轮盘、涡轮轴及燃气轮机转子等关键部件。其高温强度与抗蠕变能力可满足新一代发动机对推重比≥12的设计需求,同时降低因热应力导致的变形与失效风险。
当前研究聚焦于成分优化(如添加铼(Re)、钌(Ru)提升耐温极限)与工艺创新(如激光增材制造结合后续热处理)。挑战在于进一步平衡强度与塑性,并降低制造成本。此外,针对极端工况下的长时组织稳定性及环境耐久性(如抗硫化腐蚀)仍是改进重点。
FGH1139圆棒凭借其卓越的机械性能,成为先进动力装备的核心材料之一。随着粉末冶金技术与合金设计的进步,其在超高温、高应力环境中的应用潜力将持续释放,推动航空航天及能源领域的技术革新。