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高性能金属结构材料
—高温合金1
北京航空航天大学
BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics
李树索
LIShu-suo
主要内容
第一部分高温合金概论
第二部分高温合金的物理冶金
第三部分先进高温合金及其特性
第四部分高温合金的应用
第一部分高温合金概论
一、高温合金的定义
二、高温合金的特点
三、高温合金的分类
四、高温合金的应用背景与发展历史
一、高温合金的定义
高温合金：
是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上温度，一定应力条
件下适应不同环境短时或长时使用的金属材料。
通常，先进的高温合金的合金化程度很高，采用先进的制备
工艺，英美称之为超合金（Superalloy）
600~1100℃
氧化和燃气腐蚀环境
复杂应力（蠕变，高、低周疲劳，热疲劳等）
长期可靠工作
二、高温合金特点
优良的高温性能
600℃以上的比强度高于Al合金、Ti合金和结构钢等
从室温到高温：良好的塑性
承温能力强
使用温度：熔点的0.5-0.9范围内长期可靠工作
高温合金的特点
综合性能优越
优良的高温强度、良好的塑性
良好的抗高、低周疲劳
抗冷热疲劳，抗高温氧化、腐蚀
可采用多种强韧化途径改善合金性能
合金化（固溶强化、第二相强化、晶界强化）
工艺强化（P/M，DS，SX）
高温下强度高，变形加工困难
三、高温合金的分类
按基体分类：
铁基：（含25~60%Ni，又称铁镍基）最高使用温度
800℃
镍基:(Ni-Al-Cr-Co-W-Mo-Nb-Ta-C-B-Zr-Ce-Y-Hf-
Re-Ru)最高使用温度1150℃
钴基；（Co-Cr-W-Mo-Nb-Al-Ti-C)最高使用温度
1100℃
IMC基合金（Ni3Al、NiAl、高NbTiAl)
铬基合金（特殊情况下使用）
高温合金的分类
按强化机制分类：
固溶强化型
时效沉淀强化型
弥散强化型
复合强化型
高温合金的分类
按成型方式分类
变形合金：铸锭热变形（锻、轧）热处理
（固溶时效）
铸造合金：铸锭重熔成零件热处理（固溶
时效）
细分：普通铸造（CC）
定向凝固(DS)
单晶(SX)
粉末冶金高温合金：铸锭制粉压实热变
形热处理
高温合金的分类
按使用特性分类
高强度合金
抗松弛合金
低膨胀合金
抗腐蚀合金
高温合金系列
美国:Inconel系，IN，Mar-M,Udimet等
英国:Nimomic,PE,PK,RR
法国:AM,MC
俄罗斯：Зи，ЗП，жC等
中国：变形合金：GH（50）
铸造合金：CC：K（28）
DS：DZ（~10）
SX：DD
粉末合金：FGH（95，96）
四、高温合金的应用背景与发展历史
主要应用领域
航空、航天、核工业、能源动力、交通运
输、石油化工、冶金等
航空上的应用
航空发动机（叶片、涡轮盘、燃烧室等）
高温合金
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