時(shí)效強(qiáng)化鐵基變形高溫合金(Precipitation hardening wronght iron -base super alloy)

通過時(shí)效處理時(shí)析出第二相而得以強(qiáng)化的鐵基變形高溫合金。時(shí)效時(shí)析出的第二相主要是Ni₃Al或Ni₃(Al、Ti)型的 γ’相，有時(shí)也有Ni₃Nb型的γ”相(見高溫合金材料的金屬問化合物相)，這些都是有序的金屬間化合物，因此有時(shí)也把這類合金稱為金屬間化合物強(qiáng)化的鐵基變形高溫合金或沉淀強(qiáng)化鐵基變形高溫合金。

組織特點(diǎn) 在鐵基變形高溫合金中y相的數(shù)量在2％～20％之間，形狀為圓形顆粒，尺寸為0.015～0.03μm。y相的強(qiáng)化作用的大小與該相析出量有關(guān)。通常隨著鋁、鈦、鈮含量的增加，γ’相的析出量增加，強(qiáng)化效應(yīng)也增加。如圖示出了鐵基變形高溫合金中鋁、鈦、鈮的總量與γ’(γ”)強(qiáng)化相數(shù)量的關(guān)系。鈮、鉭進(jìn)入γ’相形成Ni_３(Ti，Al，Nb，Ta)，增加了強(qiáng)化效應(yīng)。γ’相的尺寸大小對(duì)合金性能有重大影響。鐵基變形高溫合金中γ’相含量較少，γ’相的尺寸大小對(duì)合金強(qiáng)度的影響十分敏感，通常認(rèn)為0.01～0.05μm比較合適。

應(yīng)用 表中列出了典型的時(shí)效強(qiáng)化鐵基變形高溫合金。由于γ’相的強(qiáng)化效應(yīng)比碳化物強(qiáng)，因此使用溫度可達(dá)750℃甚至800℃，并且室溫屈服強(qiáng)度比較高，很適合作燃?xì)廨啓C(jī)和航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪盤材料。此類合金在中溫(750℃左右)得到了廣泛應(yīng)用，據(jù)美國(guó)1980年統(tǒng)計(jì)，A-286合金的使用量占美國(guó)高溫合金總量的20％。中國(guó)在開展以鐵代鎳的研究中，發(fā)展了一系列合金牌號(hào)：GH2132、GH2135和GH761作為渦輪盤材料；GH2130和GH2302作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片和地面燃?xì)廨啓C(jī)增壓器的渦輪葉片。

?發(fā)展趨勢(shì) 鐵基變形高溫合金中，鐵總量最高只能達(dá)到20％左右，再增高鋁、鈦總量會(huì)使鐵基體失穩(wěn)，反而使性能惡化。這就限制了鐵基變形高溫合金進(jìn)一步強(qiáng)化，只能在750℃左右的中溫下使用。增加鎳含量是一個(gè)方向。美國(guó)開發(fā)的Inconel718合金中鎳含量超過了50％，鐵含量已下降到20％左右，受傳統(tǒng)習(xí)慣影響，仍稱之為鐵基變形高溫合金，實(shí)際上已成為鐵鎳鉻基變形高溫合金，有時(shí)歸入鎳基變形高溫合金。通過細(xì)化晶粒和加鎂微合金化等強(qiáng)韌化手段，改善和消除低塑性和持久缺口敏感性是當(dāng)前鐵基變形高溫合金發(fā)展中一個(gè)重要方向。

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