GH901高温合金（国外常用牌号Incoloy 901或Nimonic 901）是一种重要的铁镍基沉淀硬化型变形高温合金。其设计核心在于兼顾了优异的高温强度、良好的抗疲劳与抗蠕变性能，以及令人满意的组织稳定性。以中厚板（通常指厚度在4.5mm至60mm甚至更厚的板材）形态供应的GH901，在需要承受中高温度（550-650℃）并伴随显著机械应力的复杂结构部件制造中扮演着关键角色。
一、 核心特性与设计定位
基体类型： 以铁（Fe）和镍（Ni）为主要基体元素，属于铁镍基合金，成本通常低于纯镍基超合金。
强化机制： 主要依靠时效处理析出的细小、弥散的γ'相（化学式主要为Ni₃(Ti, Al)）实现显著的沉淀强化效果。该相在高温下保持稳定，是提供优异高温强度的基础。
性能平衡： 在追求高强度的同时，设计上兼顾了良好的塑性、韧性和中等的抗氧化能力（在650℃以下空气环境中表现可靠）。
中厚板应用优势： 其综合性能使其成为制造承受中高温、高应力、循环载荷结构件的理想板材选择，尤其适合需要一定厚度以保证结构刚度、强度或作为焊接基材的场合。
二、 关键化学成分（核心元素作用解析）
GH901的化学成分是其性能的根源：
镍 (Ni)： 基体主要元素，稳定奥氏体结构，提供良好的高温强度和韧性基础，并促进γ'相形成。
铁 (Fe)： 主要基体元素，降低成本。
铬 (Cr)： (~11-14%) 提供中温区（约650℃以下）基本的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。
钼 (Mo)： (~5-7%) 重要的固溶强化元素，显著提高合金强度和抗蠕变能力，并增强耐蚀性。
钛 (Ti) + 铝 (Al) + 铌 (Nb)： (Ti ~2.8-3.1%, Al ~0.2-0.4%, Nb ~0.05%+) 这是合金的“灵魂元素组合”。它们共同形成时效强化的核心——γ'相 (Ni₃(Ti, Al))。Ti和Al是γ'相的主要形成元素；Nb（有时替代部分Ti）能进一步稳定和强化γ'相，提高其溶解温度，从而提升合金的峰值强度温度和使用温度上限。
碳 (C) + 微量元素： 严格控制含量。碳有助于形成少量碳化物强化晶界；微量元素（如B, Zr）通常用于强化晶界，改善高温塑性和持久性能。
三、 核心性能解析
卓越的高温强度与抗蠕变性： 在550-650℃温度范围内，GH901表现出极高的屈服强度和抗拉强度，其抵抗在高温恒定应力下缓慢塑性变形（蠕变）的能力尤为突出。这是其作为高温结构材料最重要的资本。中厚板在此温区能保持稳定的截面承载能力。
优异的疲劳性能： 具有良好的抗高周疲劳和低周疲劳能力，特别适合承受交变载荷的部件（如发动机盘件、紧固件）。
良好的热加工塑性： 在高温下（锻造、轧制温度范围）具有较好的可塑性，能够轧制成所需厚度的板材。
中等的抗氧化性： 在650℃以下的空气或类似氧化气氛中，依靠表面的Cr₂O₃氧化膜能提供足够的保护。在更高温度或更苛刻环境（如含硫气氛）中，其抗氧化能力会显著下降。
可加工性与焊接性：
冷加工/机加工： 时效硬化状态强度极高，冷加工硬化倾向强，机加工有一定难度，需采用硬质合金刀具和合理参数。
焊接性： 可焊性中等。通常采用惰性气体保护焊（TIG, MIG）或电子束焊。焊前需固溶处理，焊后必须进行完整的固溶+时效热处理以恢复焊缝及热影响区的性能，避免焊接裂纹和保证接头强度。这是使用中厚板进行焊接结构制造的关键工艺环节。
四、 典型热处理工艺
性能的充分发挥依赖于精确的热处理制度：
固溶处理： (~1090-1120℃) 保温后快速冷却（油冷或水冷）。目的：溶解加工过程中形成的γ'相等析出相，得到均匀的过饱和固溶体，为后续时效做准备；同时完成再结晶，获得均匀细晶组织。
时效处理： (~775-805℃) 保温较长时间后空冷。目的：在基体中均匀析出细小的、高密度的γ'强化相，达到峰值强化状态。时效温度和时间对最终性能（强度、塑性匹配）有决定性影响。
五、 中厚板核心应用领域
GH901中厚板凭借其优异的综合高温力学性能，广泛应用于对材料要求极其苛刻的领域：
航空航天发动机：
关键的高压压气机盘、涡轮盘（特别是后几级盘）、承力环、轴类零件。
各类高温紧固件（螺栓、螺母）。
燃气轮机： 涡轮盘、叶片紧固件、燃烧室支撑件等高温旋转部件和静子承力件。
石油化工与能源： 高温阀门、泵轴、法兰、反应器中的高强度紧固件、高温管道支撑件等。
核工业： 某些需要高强度、抗疲劳和抗蠕变的高温部件。
高性能汽车/赛车： 涡轮增压器部件、高强度紧固件。
六、 总结
GH901高温合金中厚板是解决中高温（550-650℃）高应力、长时服役环境下关键结构件材料需求的卓越方案。其通过精妙的γ'相（Ni₃(Ti, Al)）沉淀强化机制，在铁镍基体上实现了高强度、优异抗蠕变与抗疲劳性能的平衡。尽管在加工（尤其是焊接）和极高温度抗氧化方面存在一定挑战，但其卓越的核心性能使其在航空发动机盘件、燃气轮机部件、高要求紧固件等领域不可或缺。理解其成分-工艺-组织-性能的关联，特别是热处理的关键作用，是成功应用这种高性能工程材料的基础。中厚板形态为这些高温承力结构提供了可靠的材料保障。
上海商虎高温合金（Superalloys）是指能在600°C以上高温及复杂应力环境下长期工作的金属材料，广泛应用于航空航天、能源、化工等领域。其牌号体系多样，主要分为国际通用牌号（欧美体系） 和 中国国家标准牌号（GB体系） 两大类：
一、 主要分类及代表性牌号
镍基高温合金（应用最广泛）
常见国际牌号：
Inconel 系列: Inconel 600, Inconel 625, Inconel 718 (应用最广的航空发动机材料之一), Inconel X-750, Inconel 617, Inconel 738, Inconel 939, Inconel 740H
Hastelloy 系列: Hastelloy X, Hastelloy C-276, Hastelloy B-3 (更侧重耐腐蚀，但也具高温性能)
Waspaloy (典型涡轮盘/叶片材料)
Rene 系列: Rene 41, Rene 80, Rene 88DT, Rene N5 (先进单晶/粉末合金)
Udimet 系列: Udimet 500, Udimet 520, Udimet 720
Nimonic 系列: Nimonic 75, Nimonic 80A, Nimonic 90, Nimonic 105, Nimonic 115, Nimonic 263
Alloy 系列: Alloy 800H/HT, Alloy 825, Alloy 230
Haynes 系列: Haynes 230, Haynes 282, Haynes 214
Mar-M 系列: Mar-M 247 (铸造叶片), Mar-M 200, Mar-M 002
CMSX 系列: CMSX-4, CMSX-10 (单晶合金)
其他: IN-100, IN-713C, IN-738LC, IN-939, Nimonic PE16, RR1000, ME3, TMS 系列 (日本)
中国牌号 (GH系列)：
变形合金: GH4169 (对应Inconel 718), GH3030, GH3039, GH3044, GH3128, GH3625 (对应Inconel 625), GH4099, GH4133, GH4141, GH4163, GH4738 (对应Waspaloy), GH5188 (对应Haynes 188，实为钴基), GH5605 (对应L605，实为钴基)
铸造合金: K403, K405, K406, K417, K417G, K418, K419, K423, K424, K438, K640 (司太立合金，钴基)
粉末合金: FGH4095, FGH4096, FGH4097, FGH4098, FGH4102
单晶合金: DD3, DD4, DD6, DD8, DD9, DD10, DD32, DD33, DD407
铁镍基高温合金（以铁、镍为主要基体）
常见国际牌号：
Incoloy 系列: Incoloy 800, Incoloy 800H/HT, Incoloy 825, Incoloy 901, Incoloy 903, Incoloy 907, Incoloy 909, Incoloy 925, Incoloy MA956 (ODS合金)
Pyromet 系列: Pyromet CTX-1 (如A-286)
A-286 (Fe-25Ni-15Cr，应用广泛)
N155 (Multimet)
19-9 DL
中国牌号 (GH系列)：
变形合金: GH2018, GH2036, GH2038, GH2130, GH2132 (对应A-286), GH2135, GH2136, GH2302, GH2747, GH2901 (对应Incoloy 901), GH2903, GH2907, GH2909, GH2984, GH3128 (实为镍基，常被归类讨论)
铸造合金: K213, K214
钴基高温合金
常见国际牌号：
Haynes 系列: Haynes 25 (L-605), Haynes 188, Haynes R-41 (实为镍基)
Stellite (司太立) 系列: Stellite 6B, Stellite 21, Stellite 31
Ultimet
FSX-414
MAR-M 509, MAR-M 302
E1, X-40, X-45, WI-52
中国牌号：
变形合金: GH5188 (对应Haynes 188), GH5605 (对应Haynes 25/L-605)
铸造合金: K640 (系列牌号，如K640M)，DZ40M
司太立合金: STL6, STL12, STL21等。
二、 牌号说明要点
体系差异：
欧美牌号: 多为厂商注册商标或通用名称 (如Inconel, Hastelloy, Waspaloy, Rene)，或标准号 (如A-286对应AMS 5525/5731等)。
中国牌号 (GB):
GH：表示“高合”，即高温合金。后接4位数字。
K：表示“铸造”高温合金。
FGH：表示“粉末冶金”高温合金。
DD：表示“定向凝固”或“单晶”高温合金。
DZ：表示“定向凝固柱晶”高温合金。
JG：表示“精密铸造”高温合金（较少用）。
STL：表示司太立（钴基）铸造合金。
对应关系： 许多中国牌号有对应的国际牌号（如GH4169≈In718, GH2132≈A-286），但性能指标和工艺细节可能有差异。选材时务必查阅具体标准和技术条件。
状态与工艺： 同一牌号可能有不同状态（如固溶态、时效态）或不同工艺（变形、铸造、粉末、单晶），性能差异巨大。牌号本身通常不直接体现状态，需额外注明（如IN718 Bar, Solution Treated & Aged）。
专有牌号: 大型制造商（如GE, Rolls-Royce, Safran）常有自己内部研发的专有牌号，不公开或仅在特定供应链内使用。
新合金发展： 新型高温合金（如含Re/Ru的高代次单晶合金、氧化物弥散强化ODS合金、高熵合金等）不断涌现，其牌号可能不完全遵循上述体系。
三、 选择高温合金需考虑的关键因素
最高使用温度
承受的应力类型和水平（蠕变、疲劳、持久）
环境（氧化、热腐蚀、气氛）
所需的成形/加工/连接工艺（锻造、铸造、粉末冶金、焊接性）
成本
总结： 高温合金牌号繁多，体系复杂。了解其分类（镍基/铁镍基/钴基）和主要牌号系列（如Inconel, Incoloy, Hastelloy, Waspaloy, Rene, GH, K）是基础。在实际应用选材时，必须根据具体的服役条件、性能要求和工艺可行性，查阅详尽的材料标准（如AMS, GB, HB）、材料数据手册或咨询材料供应商/专家，才能做出准确的选择。以上列举的是一些最常用和最具代表性的牌号，远非全部。
