除具有固溶強(qiáng)化作用，高溫合金更依靠Al、Ti等與Ni形成金屬間化合物γ′相(Ni3Al或Ni3Ti等)的析出強(qiáng)化和部分細(xì)小穩(wěn)定MC、M23C6碳化物的晶內(nèi)彌散強(qiáng)化以及B、Zr、Re等對(duì)晶界起凈化、強(qiáng)化作用。添加Cr的目的是進(jìn)一步提高高溫合金抗氧化、抗高溫腐蝕性能。
鎳基高溫合金具有良好的綜合性能，目前已被廣泛地用于航空航天、汽車、通訊和電子工業(yè)部門。隨著對(duì)鎳基合金潛在性能的發(fā)掘，研究人員對(duì)其使用性能提出了更高的要求，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已開拓了針對(duì)鎳基合金的新加工工藝如等溫鍛造、擠壓變形、包套變形等。
鎳基高溫合金的應(yīng)用
由于在航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)中，工作條件是高溫600~1200℃，應(yīng)力作用復(fù)雜，對(duì)材料的要求苛刻；而鎳基高溫合金具有足夠高的耐熱強(qiáng)度，良好的塑性，抗高溫氧化和燃?xì)飧g的能力以及長(zhǎng)期組織穩(wěn)定性，因此鎳基高溫合金主要應(yīng)用于制造渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件和航空火箭發(fā)動(dòng)機(jī)各種高溫部件。
鎳基高溫合金的發(fā)展趨勢(shì)
從用途和發(fā)展的角度分析，鎳基高溫合金的發(fā)展趨勢(shì)必向高強(qiáng)度、抗熱腐蝕性、密度小的方向發(fā)展。
(1)追求高強(qiáng)度。通過添加適量的Al、Ti、Ta，保證γ′強(qiáng)化相的數(shù)量；加入大量的W、Mo、Re等難熔金屬元素，也是提高強(qiáng)度的有效途徑。但是為了維持良好的組織穩(wěn)定性，不析出σ、μ等有害相，而在新一代合金中通過加入Ru來(lái)提高合金的組織穩(wěn)定性。
(2)發(fā)展抗熱腐蝕性能優(yōu)越的單晶合金。通過添加適量的W、Ta等難熔金屬，保證高的Cr含量。
(3)發(fā)展密度小的單晶合金。從航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的角度考慮，密度大的合金難有作為，特別是對(duì)動(dòng)葉片，在非常大的離心力下是不適合的。為此，要發(fā)展密度小的單晶高溫合金，如CMSX-6、RR2000、TMS-61、AM-3、ONERAM-3等，其中的RR2000單晶合金實(shí)際上是在IN100(K17)合金基礎(chǔ)上發(fā)展的，密度為7.87g/cm3。
結(jié)語(yǔ)：
鎳基高溫合金在整個(gè)高溫合金領(lǐng)域內(nèi)占有特殊重要的地位。從鎳基高溫合金的特點(diǎn)和用途出發(fā)，鎳基高溫合金的發(fā)展勢(shì)在必行，鎳基高溫合金是航空工業(yè)中使用的重要金屬材料，隨著要求材料長(zhǎng)期服役的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和滿足高峰負(fù)荷發(fā)電要求的工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的出現(xiàn)，使用的材料要具有抗疲勞、抗熱疲勞、熱膨脹系數(shù)低、彈性模量高以及密度小的綜合性能。因此，研制具有更高承溫能力和耐腐蝕性能的高溫合金，對(duì)我國(guó)航空工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。