DZ468(部分文献或厂家亦称为DZ68)是一种采用定向凝固技术制备的镍基高温合金板材,属于第二代定向凝固合金。它在继承第一代定向合金优异纵向性能的基础上,通过优化合金成分,显著提高了横向力学性能和综合服役能力,是制造先进航空发动机和燃气轮机高温关键部件的重要材料。
DZ468合金的本质是一种镍-铬-钴-钨-钽-铝-钛多元强化型高温合金。其最显著的技术特征是“定向凝固”。在精密控制的铸造过程中,合金熔体沿特定方向(通常是零件的最大主应力方向)定向散热凝固,从而形成平行排列的柱状晶组织,基本消除了有害的横向晶界。这种独特的结构赋予材料极其优异的抗高温蠕变疲劳性能和纵向力学强度。
卓越的高温强度与抗蠕变性:在高达1040℃的温度下,DZ468仍能保持很高的拉伸强度和优异的抗蠕变性能。其持久寿命远超普通等轴晶铸造高温合金,能够长期承受高温高应力环境。
优异的抗氧化与抗热腐蚀能力:合金中含有适量的铬、铝等元素,能在表面形成致密、附着力强的氧化膜(主要为Al₂O₃),有效抵抗高温燃气环境下的氧化和热腐蚀侵蚀。
良好的横向性能与组织稳定性:相比第一代定向合金,DZ468通过成分优化,改善了横向晶界的形态与强度,从而提升了横向塑性和冲击韧性,减少了各向异性。同时,其在长期高温暴露下组织稳定,有害相析出倾向低。
出色的铸造与工艺性能:该合金具有良好的铸造流动性,能够成型复杂薄壁的空心气冷结构件。与定向凝固工艺兼容性好,成品率高。
DZ468铸造合金板主要经后续精密加工,用于制造承受极端条件的核心热端部件:
航空发动机:高压涡轮叶片、导向叶片等。这些部件位于发动机中温度和应力最高的区域,DZ468材料是保障其安全、高效、长寿命工作的关键。
燃气轮机:用于发电或舰船动力的重型燃气轮机的高温涡轮动叶和静叶。
先进能源设备:在某些特殊要求的高温、强应力实验装置或尖端能源转换系统中也有应用。
DZ468合金板的制备核心是定向凝固铸造工艺,主要步骤如下:
母合金熔炼:采用真空感应熔炼(VIM)制备出成分精确、纯净度高的母合金锭。
精密铸造:将母合金重熔后,在高速定向凝固炉中进行浇铸。熔融金属注入预先加热的陶瓷壳模(型壳)中。
定向凝固过程:铸型底部置于水冷铜盘上,顶部加热。通过严格控制温度梯度(G)和凝固速率(R),使合金从底部向顶部沿着与主应力轴平行的方向顺序凝固,形成柱状晶组织。
后续处理:铸件经脱壳、切割、热处理(通常包括固溶处理和时效处理)以优化其微观组织和力学性能,最终经无损检测和精密加工成为所需零件。
DZ468定向凝固铸造合金板代表了高温结构材料领域的高技术水平,是先进动力装置追求更高推重比、更高效能和更高可靠性的物质基础。它成功平衡了极高温度下的强度、环境抗性和使用寿命,在航空航天推进系统中发挥着不可替代的作用。随着材料计算科学和工艺控制技术的进步,基于DZ468的进一步成分微调与第三代单晶合金的研发,将持续推动尖端动力装备性能边界的拓展。