一、 材料概述
Ni36CrTiAl（也称Ni36、Invar 36）是一种经典的低膨胀镍基合金，核心特性在于其室温至约230°C范围内极低的热膨胀系数（CTE）。通过添加铬（Cr）、钛（Ti）、铝（Al）等元素，在保持低膨胀特性的同时，提升了材料的强度、硬度和高温稳定性。热轧工艺制备的棒材是制造精密仪器、激光器、航天器结构件及特种封接件（如半导体设备）的关键基础材料。
二、 核心生产技术解析
原料熔炼与铸造：
采用真空感应熔炼（VIM） 或 真空感应熔炼+电渣重熔（VIM+ESR） 工艺，严格控制氧、氮、硫等杂质含量，确保成分高度均匀纯净（尤其是碳含量控制对膨胀性能至关重要）。
浇铸成大型钢锭，为后续热加工提供坯料。
高温均匀化处理：
钢锭在高温下（通常高于热轧温度）进行长时间保温，消除枝晶偏析，使合金元素充分扩散，确保组织均匀性。这对保证最终产品膨胀性能的一致性极为关键。
热轧成型（核心工艺）：
加热： 将均匀化处理后的钢锭或大型坯料加热到精确控制的高温塑性区（通常在1100°C - 1200°C范围）。精确控温是避免过热、过烧及确保良好塑性的前提。
轧制： 在重型热轧机（如开坯机、棒材连轧机）上进行多道次轧制。通过反复的压缩变形，破碎粗大铸态组织，将坯料逐步轧制成所需直径（如Φ20mm - Φ300mm）的热轧棒材。
变形控制： 严格控制每道次的变形量、轧制速度和终轧温度，以细化晶粒、减少内部缺陷（如裂纹、孔洞）并形成有利的流线组织。终轧温度对晶粒尺寸和后续性能有直接影响。
冷却： 轧后通常采用缓冷（如堆冷、坑冷）或特定控冷工艺，避免过快冷却导致过大残余应力和开裂倾向，同时为后续热处理做准备。
固溶处理：
热轧棒材需进行固溶热处理。将其加热到高温（约850°C - 950°C），保温足够时间，使合金元素充分溶解到奥氏体基体中。
随后进行快速冷却（通常水淬或油淬），获得过饱和固溶体组织。此步骤旨在消除热轧应力、均匀组织、溶解有害相，为材料提供最佳的低膨胀基础性能和后续加工性。
精整与检验：
固溶处理后，棒材进行矫直、剥皮（去除表面氧化皮和缺陷层）、无损探伤（超声波为主，检测内部缺陷）、尺寸精度检验等。
关键性能检测： 必须严格测试热膨胀系数（CTE）、室温力学性能（强度、延伸率）、硬度等，确保符合标准要求。
三、 关键性能特点
超低热膨胀系数：
最核心性能。在室温至约230°C范围内，其平均热膨胀系数可低至约1.5 × 10⁻⁶ /°C，远低于普通钢材（~11×10⁻⁶/°C）和大多数合金。这使得器件在温度变化时尺寸几乎保持恒定。
良好的高温稳定性与强度：
铬（Cr）的加入显著提高了合金的抗氧化性和高温强度。
钛（Ti）、铝（Al）通过时效析出强化相（如γ'相），进一步提升材料在服役温度下的强度、硬度和组织稳定性，防止长期使用中性能退化。
优异的机械加工性：
固溶处理后的Ni36CrTiAl具有良好的切削加工性能（相对于其他高温合金），可通过常规的车、铣、钻等工艺加工成复杂零件。
良好的焊接性：
可采用常见的焊接方法（如TIG、MIG、电子束焊等）进行连接，但需注意控制热输入和采取适当焊后热处理以减小热影响区的不利影响。
物理性能：
具有较高的居里点（约280°C），在此温度以下保持铁磁性。
良好的导热性和导电性（高于不锈钢）。
四、 典型应用领域
精密仪器仪表： 标准尺、精密测量设备框架、光学平台支撑结构、钟表零件（摆轮、游丝）。
半导体与电子封装： 光刻机部件、激光器腔体、电子封装基板、功率器件热沉（需与其他低膨胀材料匹配）。
航空航天： 卫星天线支撑结构、光学仪器支架、液氢/液氧输送管道（利用低温下的低膨胀特性）。
能源与激光： 大功率激光器谐振腔、核聚变装置部件。
模具制造： 精密塑料模具（减少因温度变化引起的尺寸误差）。
五、 采购关注要点
作为采购员，除常规规格尺寸、价格、交货期外，需特别关注：
材料认证： 要求供应商提供符合国际/国家/行业标准（如ASTM F1684, GB/T 15018）的材质证明书（MTC），明确标注Ni36CrTiAl牌号及实测成分（尤其C、Ti、Al含量）。
关键性能保证：
热膨胀系数（CTE）报告： 必须提供实测的室温至特定温度（如100°C, 200°C）的平均CTE数据，并确认是否满足目标应用要求（如<1.8×10⁻⁶/°C）。
力学性能报告： 提供固溶处理态下的屈服强度、抗拉强度、延伸率、硬度等数据。
工艺能力与一致性：
了解供应商的熔炼（VIM/ESR能力）、热轧（装备精度、控温能力）和热处理（炉温均匀性、淬火控制）水平，这对保证大批量材料的性能一致性至关重要。
关注低倍组织（偏析、疏松）和高倍组织（晶粒度、纯净度）检验报告。
表面与内部质量：
明确表面光洁度要求（如剥皮等级）、允许的表面缺陷（划痕、凹坑）深度。
要求提供超声波探伤报告，明确验收等级（如符合ASTM A388或客户特定标准）。
热处理状态： 确认交货状态是否为固溶处理态（最常用），并了解供应商是否具备后续时效处理的能力（若需）。
可追溯性： 确保材料具有清晰、唯一的炉批号标识，实现从原料到成品的全程追溯。
总结：
Ni36CrTiAl热轧棒材是依赖其独特超低膨胀性能的高端镍基合金。其生产核心在于高纯度熔炼、精确控制的热轧变形与温度、以及关键的固溶热处理工艺，共同保障了材料优异且稳定的低膨胀特性、高温强度和加工性能。采购时，必须将CTE等核心性能参数、材料一致性、内在质量及完整可追溯性作为核心评估指标，确保其满足高精密器件的严苛要求。
镍基高温合金种类繁多，应用广泛，牌号体系也因国家、标准组织和制造商而异。以下是上海商虎有色金属有限公司一些常见且重要的镍基高温合金牌号，按不同的体系分类介绍：
一、 国外常用商业牌号 (主要是美国)
Inconel 系列 (Special Metals Corporation - SMC， 原国际镍公司INCO):
Inconel 600: 经典的固溶强化合金，耐腐蚀、耐热，用于热交换器管、化工设备等。
Inconel 601: 高温抗氧化性优异，用于热处理设备、石化裂解管等。
Inconel 617: 高温强度、抗氧化和抗蠕变性好，用于燃气轮机燃烧室、高温换热器等。
Inconel 625: 优异的耐腐蚀性（尤其点蚀、缝隙腐蚀）和良好强度，广泛用于海洋、化工、航空航天。
Inconel 690: 抗应力腐蚀开裂能力极强，用于核电站蒸汽发生器传热管。
Inconel 718: 应用最广泛的沉淀强化合金，综合性能好，加工性能优异。用于航空发动机涡轮盘、压气机盘、叶片、紧固件、火箭发动机等。对应国内GH4169。
Inconel X-750: 沉淀强化合金，高温强度好，用于燃气轮机叶片、弹簧、紧固件等。
Inconel 738/738LC: 铸造高温合金，用于燃气轮机和航空发动机涡轮叶片。
Inconel 939: 铸造高温合金，性能优于738，用于先进燃气轮机叶片。
Inconel 740H: 用于先进超超临界电站锅炉过热器/再热器管。
Hastelloy 系列 (Haynes International):
Hastelloy X: 固溶强化合金，高温抗氧化、抗热腐蚀性好，用于燃气轮机燃烧室部件、工业炉构件。对应国内GH3536。
Hastelloy C-276: 极佳的耐全面腐蚀和局部腐蚀能力，用于苛刻的化工环境。
Hastelloy C-22: 耐腐蚀性优于C-276，用于强氧化性介质。
Hastelloy B-2/B-3: 耐还原性酸腐蚀。
Hastelloy S: 用于强氧化性环境下的高温部件。
Haynes 系列 (Haynes International):
Haynes 188: 钴基合金，但镍含量高，常归类讨论。优异的抗氧化和抗热疲劳性，用于燃气轮机燃烧室。
Haynes 230: 固溶强化镍基合金，高温强度、抗氧化性和长期稳定性好，用于燃烧室、换热器等。
Haynes 242: 沉淀强化合金，低膨胀系数、高强度，用于密封环、紧固件等。
Haynes 282: 新型沉淀强化合金，高温强度、蠕变和疲劳性能优异，可替代Waspaloy/René 41，用于涡轮盘、环件等。
Haynes 263: 沉淀强化合金，用于涡轮环、燃烧室部件。
Haynes 625: 同Inconel 625。
Waspaloy (原由Pratt & Whitney开发):
经典的沉淀强化合金，用于航空发动机涡轮盘、叶片等高温高应力部件。对应国内GH4738。
René 系列 (GE Aviation):
René 41: 高强度沉淀强化合金，用于喷气发动机高温部件（如后涡轮盘、叶片），但焊接性差。
René 77: 铸造合金，用于导向叶片。
René 80: 铸造合金，用于涡轮叶片。
René N4, René N5, René N6: 第二代、第三代单晶高温合金，用于最先进的航空发动机高压涡轮叶片。
René 88DT: 粉末冶金涡轮盘合金，用于高性能发动机。
Udimet 系列 (Special Metals Corporation):
Udimet 500: 沉淀强化合金。
Udimet 520: 高强度合金。
Udimet 700: 高强度沉淀强化合金，用于涡轮盘、叶片。
Udimet 720/720Li: 高性能涡轮盘合金（锻件和铸件）。
其他重要牌号:
Nimonic 系列 (英国): Nimonic 75, 80A, 90, 105, 115, 263等，与Inconel/Waspaloy类似，广泛用于航空发动机。
Alloy 800/800H/800HT: 铁镍铬合金，耐高温腐蚀，用于换热器管、炉管等。
Alloy 825: 铁镍铬合金，耐腐蚀性好，用于化工、海洋。
Mar-M 系列 (Martin Marietta): Mar-M 200, 247, 421等，著名铸造高温合金，用于涡轮叶片。
CMSX 系列 (Cannon-Muskegon): CMSX-4, CMSX-10等，高性能单晶高温合金。
PWA 系列 (Pratt & Whitney): PWA 1480, 1484等，单晶合金。
二、 国内牌号体系
中国的高温合金牌号主要采用“GH”前缀（“高合”拼音首字母）加数字编号。
变形高温合金:
GH3030: 固溶强化，抗氧化，用于燃烧室等。
GH3039: 固溶强化，抗氧化性更好。
GH3044: 固溶强化，性能类似Hastelloy X，用于燃烧室。对应Hastelloy X。
GH3128: 固溶强化，综合性能好，用于燃烧室火焰筒等。
GH3536: 固溶强化，耐腐蚀，对应Hastelloy X。
GH3625: 固溶强化，耐腐蚀，对应Inconel 625。
GH4169: 最重要和应用最广的沉淀强化变形合金，对应Inconel 718。用于涡轮盘、环件、叶片、紧固件等。
GH4099: 沉淀强化，高性能合金。
GH4133/4133B: 沉淀强化，用于涡轮盘。
GH4141: 沉淀强化，对应Inconel X-750。
GH4163: 沉淀强化。
GH4738: 沉淀强化，对应Waspaloy。
GH4742: 高性能涡轮盘合金。
GH5188: 固溶强化钴基合金，对应Haynes 188。
铸造高温合金:
Kxxx: 采用“K”前缀加数字（通常三位数）。例如：
K403: 等轴晶铸造，用于涡轮叶片。
K405, K406: 等轴晶。
K417/K417G: 等轴晶，用于涡轮叶片。
K418/K418B: 等轴晶，广泛用于涡轮叶片。
K419: 等轴晶。
K423, K424: 等轴晶。
K438, K438G: 抗热腐蚀性好，用于舰船/工业燃气轮机叶片。
K4002: 定向凝固合金。
K4037: 单晶合金。
K406C: 定向凝固抗热腐蚀合金。
DZxxx: 定向凝固柱晶合金。例如：DZ4, DZ22, DZ125, DZ406。
DDxxx: 单晶合金。例如：DD3, DD4, DD5, DD6, DD8, DD9, DD10, DD11, DD32, DD33, DD406等。数字越大通常代表越新一代。
粉末高温合金:
FGHxx: 采用“FGH”前缀加数字。例如：
FGH95: 早期粉末盘合金。
FGH96: 高性能粉末涡轮盘合金。
FGH97: 更高性能粉末盘合金。
FGH98: 高性能粉末盘合金。
FGH99: 先进粉末盘合金。
