合金元素对DZ445合金的高温氧化行为的影响(2)
镍基高温合金在整个高温合金占有特殊重要的地位，它广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机最热端部件。以150MPa-100h持久强度为标准，且前镍基高温合金所能承受的最高温度大于1100℃，而铁基合金则小于850℃，即镍基合金相应地高出250℃左右。所以人们称镍基高温台金为发动机的心脏。目前，在先进的发动机上．镍基高温合金已占总重量的一半，不仅涡轮叶片及燃烧室．而且涡轮盘甚至后几级压气机叶片也开始使用镍含金。镍基高温合金的优点是：工作温度较高，组织稳定、有害相少及耐氧化腐蚀能力大。
1.1.2 高温合金的发展【3】
高温合金的发展历程从20世纪30年代后期起，英、德、美等同就开始研究高温合金。第二次世界大战期问，为了满足新型航空发动机的需要，高温合金的研究和使用进人了蓬勃发展时期。40年代初，英国首先在80Ni_20Cr合金中加人少量铝和钛．形成Y’相以进行强化。研制成第一种具有较高的高温强度的镍基合金。同一时期，美国为适应活塞式航空发动机(2011年第2期)用涡轮增压器发展的需要．开始用Vitallium钻基合金制作叶片。此外，美国还研制m-Inconel镍基合金，用以制作喷气发动机的燃烧室。以后，冶金学家为进一步提高合金的高温强度，在镍基合金中加入钨、铝、钴等元素,增加铝、钛含量，研制出一系列牌号的合金，如英国的“Nimonic”。美国的“Mar-M”和“IN”等；在钴基合金巾加入镍、钨等元素．发展出多种高温合金，如X-45、HA—188、FSX一414等。由于钴资源缺乏，钴基高温合金发展受到限制。40年代，铁基高温合金也得到了发展。50年代出现A-286和lncoloy901等牌号，但阑高温圈高温合金涡车e盘稳定性较差。从60年代以来发展较慢。苏联于1950年前后开始生产“9H”牌号的镍基高温合金，后来生产“3Ⅱ”系列变形高温合金和KC系列铸造高温台金。中国从1956年开始试制高温合金。逐渐形成“GH”系列的变形高温合金。70年代美国还采用新的生产L艺制造出定向结晶叶片和粉末冶金涡轮盘，研制出单品叶片等高温合金部件，以适应航空发动机涡轮进温度不断提高的需要。
50多年来我国高温合金的发展可以分为三个阶段。第一阶段,从1956年至20世纪70年代初是我国高温合金的创业和起始阶段。在苏联专家的指导下炼出的第一炉高温合金GH3030(3H435), 拉开了我国研制和生产的序幕，1960年后, 当时的国际形势要求我国必须独立自主地研制和生产主要歼击机发动机WP一5 ,WP一6 , WP一7 和WP一8等所需的各种高温合金材料,为此,必须建立和完善我国高温合金的生产基地和研究基地, 配备相应的生产检测设备和科研仪器设备，本阶段的主要成果是仿制前苏联高温合金为主体的合金系列,如: GH4033, GH4037, GH4O49, GH2036, GH303O ,GH3039, GH3044, K401, K403和K406等, 但是这些合金的生产工艺主要靠我们自己通过实践来探索, 因为高温合金的生产在前苏联被列为绝密, 不但得不到书面资料,就是购买合金材料也受到限制。为此, 在自力更生大力协同的方针指导下,根据国内航空发动机研制与生产的需求, 在十分艰苦的条件下,开展了所需高温合金的试制工作,开发了有我国特色的工艺,形成了与我国装备相适应的生产路线, 原合金的性能也得到了改善，与此同时还自主开发了一批新合金,特别针对我国缺Ni少Cr的资源情况, 研制出一批铁镍基高温合金, 以其代替当时用量较大的GH4033(GH2135)和GH4O37(GH2130,GH23OZ)等, 其中用量最大的是代GH3030板材的GHn40合金.在这个阶段, 值得一提的是在1964年讨论为歼八配套的发动机时, 提出了开发空心涡轮叶片的大胆构想,以满足提高涡轮前温度的需求。当时调动全国科研力量, 采取科研一设计一制造三结合的形式,提出锻造铸造与细丝编网3个方案并进, 用了不到2年的时间,前2个方案都完成了任务,而编网方案由于积碳烧蚀问题难以解决(国际上至今也没解决),但是10余年后这项技术作为丝网多孔发散面板材料在航天液氢一液氧发动机上找到更重要的用途，采用以K417合金制出的空心铸造涡轮叶片, 当时是很先进的, 落后于美国5年, 而英国罗罗公司认为铸造涡轮叶片不够安全而没有发展,我国采用真空技术解决了这一难题，30多年来已生产41万片,装备了几乎所有先进歼击机,未曾发生过重大事故。第二阶段,从20世纪70年代中至90年代中期,是我国高温合金的提高阶段。随着试制和生产一些仿欧美型号的航空发动机,引进了一系列欧美体系的合金,特别是在WS9, WZ6和WZ8等发动机所需高温合金材料的研制中,全面引进欧美技术,按国外的技术标准进行研制和生产, 对材料的纯洁度、均匀性和综合性能提出了比过去更高的要求。为此,增添了一批新的生产工艺设备,如大型真空冶炼设备、快锻机、精锻机等以及先进检测设备, 进一步改进了生产工艺,在生产中建立了质量管理系统和更严格的质量管理程序, 按照国外的规范加强质量控制和质量检测工作,经过这一阶段的工作, 不但研制成功一系列新的合金,包括高性能变形合金、铸造合金、定向凝固及单晶合金, 而且更重要的是使我国高温合金的生产工艺技术和产品质量控制等方面上了一个新台阶, 基本达到或接近西方工业发达国家的水平。第三阶段, 从20世纪90年代中至今, 是我国高温合金的新发展阶段。本阶段的特点是应用和开发出一批新工艺,研制和生产了一系列高性能高档次的新合金。随着新型先进航空发动机的设计研制和生产,要求研制和发展高性能的新材料,在新发展期中, 还进行了企业组织结构调整,变形高温合金的生产集中到抚钢宝钢特钢和攀长钢3个企业。在国家和企业的共同努力下, 进一步改善了生产工艺设备,抚钢新建了一台12t真空感应炉, 12t真空自耗炉,3000t快锻设备;宝钢特钢新建了12t真空感应炉, 10t真空自耗炉, 5和20t保护气氛电渣炉,4000t快锻设备,1300t精锻机,3000t等温锻设备和8000t压力机(也可用于等温锻造);攀长钢新建了一台6t真空感应炉, 改进了管材生产装备。航空发动机公司的精密铸造厂建立了定向凝固和单晶炉。西南铝二重红原和安大等锻造厂也都进一步改进了原有的工艺及装备,二重正在建造sx104t模锻压力机。同时也开展了热模锻和等温锻造等新工艺方面的工作。装备和工艺的改善有力地推动了高温合金材料的研制和质量的提高。