镍基高温合金GH4708硬度 GH708焊接性能 材质检测

高温合金的应用

有研究表明，航空发动机用高温合金占高温合金总需求一半以上，此外还广泛应用于电力、汽车、机械等行业中。

（一）航空发动机

航空发动机被称为“工业之花”，是航空工业中技术含量高、难度大的部件之一。作为飞机动力装置的航空发动机，特别重要的是金属结构材料要具备轻质、高强、高韧、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等性能，这几乎是结构材料中高的性能要求。

航空发动机的技术进步与高温合金的发展密切相关，高温合金是推动航空发动机发展的尤为关键的结构材料。航空发动机通常可以用其推重比（推力/重量）综合地评定发动机的水平。提高推重比直接和的技术措施是提高涡轮前的燃气温度。因此高温合金材料的性能和选择是决定航空发动机性能的关键因素。随着航空装备的不断升级，对航空发动机推重的要求比不断提高，发动机对高性能高温合金材料的依赖越来越大。

在现代先进的航空发动机中，高温合金材料用量占发动机总量的40%-60%。在航空发动机上，高温合金主要用于燃烧室、导向叶片、涡轮叶片和涡轮盘四大热段零部件；此外，还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。

航空发动机通常以其推重比的大小来综合判定发动机的水平。提高推重比直接、的技术措施是提高涡轮前的燃气温度。

燃烧室

燃烧室的功用是把燃油的化学能释放变为热能，是动力机械能源的发源地。燃烧室内产生的燃气温度在1500~2000℃之间。其余的压缩空气在燃烧室周围流动，穿过室壁的槽孔使室壁保持冷却。燃烧筒合金材料承受温度可达800~900℃以上，局部可达1100℃。

用于制造燃烧室的主要材料有高温合金、不锈钢和结构钢；其中用量大、尤为关键的是变形高温合金。由于传统的高温合金板材受限于合金的熔点的限制，现在基本已经达到其极限使用温度，难以进一步发展。要使燃烧室用高温合金材料进一步发展，必须研究全新的材料基体和材料制备工艺。目前国际在研的新材料有碳/碳复合材料、高温陶瓷材料、氧化物弥散强化合金、金属间化合物、高温高强钛合金等。

导向叶片

导向叶片是调整从燃烧室出来的燃气流动方向的部件，是航空发动机上受热冲击最大的零件之一。一般来讲，导向叶片的温度比同样条件下的涡轮叶片温度高约100℃，但叶片承受的应力比较低。

在熔模精铸技术突破后，铸造高温合金成为了导向叶片的主要制造材料。近年来，由于定向凝固工艺的发展，用定向合金制造导向叶片的工艺也在试制中；此外，FWS10发动机涡轮导向器后篦齿环制造采用了氧化物弥散强化高温合金。

涡轮盘

涡轮盘在四大热端部件中所占大。涡轮盘工作时，轮缘温度达550-750℃，而轮心温度只有300℃左右，整个部件的温差大；转动时承受重大的离心力；启动和停车过程中承受大应力低疲劳周期。

用于涡轮盘制造的主要材料是变型高温合金，其中G4169合金是用量大、应用范围*的一个主要品种。近年来，随着航空发动机性能不断提高，对涡轮盘要求也越来越高，粉末涡轮盘组织均匀、晶粒细小、强度高、塑性好等优点使其成为航空发动机上理想的涡轮盘合金，但我国工艺生产的粉末涡轮盘夹杂物较多，正在进一步研制中。

涡轮叶片

涡轮叶片是航空发动机上最关键的构件，涡轮叶片的工作环境，涡轮叶片在承受高温同时要承受很大的离心应力、振动应力、热应力等。

用于涡轮叶片制造的主材材料是铸造高温合金。近三十多年来铸造工艺的发展，普通精铸、定向和单晶铸造叶片合金得到了广泛应用。单晶合金在国际上得到了快速发展，已经发展了五代单晶合金，成为高性能现金航空发动机高温涡轮工作叶片的主要材料；我国在20世纪80年代开始单晶合金研制，根据专著《中国高温合金50年》（师昌绪），第二代单晶合金已经在先进发动机中进行使用。

（二）航天发动机

航天发动机中的特殊工作环境要求使其使用材料必须受高温、高压、高的温度梯度变化、高动态载荷和特殊戒指的考验，因此对材料的综合性能和加工性能提出了很高的要求。高温合金材料已经占据了航天发动机相当大的比重，在发动机中的应用比比例接近总重量的一半，高温合金材料技术的发展直接影响航天发动机研制水平。

航天发动机用高温合金原则上都可以采用航空发动机用高温合金，但航天发动机材料除了承受高温冲击外，还有低温（-100℃以下）环境要求。由于高温合金精密铸造工艺限制，过去形状极其复杂的结构件在航天发动机上一直没有真正加以应用。随着工艺的进步，航天发动机上的许多关键热部件都采用了无余量整体精密铸造高温合金精铸件，简化了发动机结构，降低发动机重量，减少了焊接部分，缩短研制和生产周期，降低研制和生产成本，提高发动机可靠性。随着航天发动机技术的进步，航天发动机用高温合金逐渐呈现出复杂化、薄壁化、复合化、多位一体、无余量的趋势。典型的有涡轮转子、导向器、泵壳体等。

我国的“长征”系列火箭以及“神舟”系列飞船，发动机的核心部分都采用了高温合金材料。目前，航天领域使用的液氧煤油和液氧液氢航天运载发动机、小型涡喷涡扇发动机已经定型，并开始批量生产，国内对航天用高温合金母合金和精铸件的需求也在不断增长，进入一个新的增长期。

（三）民用工业高温合金的应用