定向凝固DZ445合金的高温氧化行为的研究(2)
1.1.3 镍基高温合金
镍基高温合金广泛地镍基高温合金是以镍为基体（含量一般大于５０％）、在６５０～１０００℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。它是在Ｃｒ２０Ｎｉ８０合金基础上发展起来的，为了满足1000℃左右高温热强性（高温强度、蠕变抗力、高温疲劳强度）和气体介质中的抗氧化、抗腐蚀的要求，加入了大量的强化元素，如Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｃｏ等，以保证其优越的高温性能。除具有固溶强化作用，高温合金更依靠Ａｌ、Ｔｉ等与Ｎｉ形成金属间化合物γ′相（Ｎｉ３Ａｌ或Ｎｉ３Ｔｉ等）的析出强化和部分细小稳定ＭＣ、Ｍ２３Ｃ６碳化物的晶内弥散强化以及Ｂ、Ｚｒ、Ｒｅ等对晶界起净化、强化作用。添加Ｃｒ的目的是进一步提高高温合金抗氧化、抗高温腐蚀性能。镍基高温合金具有良好的综合性能，目前已被广泛地应用于制造航空发动机、各类燃气轮机热部件，如涡轮部分的工作叶片、导向热片、涡轮盘和燃烧室等，由于镍基高温合金的工作温度高、组织稳定，有害相少，抗氧抗热腐蚀性好，能在较高温度和应力条件下工作，因此在高温合金中占重要地位。目前先进的发动机上镍基高温合金已占总量重的一半左右，不仅涡轮叶片和燃烧室，而且涡轮盘甚至压气机叶片也开始使用镍基合金。镍基高温合金按工艺分为变形、铸造（定向、单向、共晶）、弥散强化机械合金化，快速凝固粉末合金四类，依靠新工艺开发不仅可提高高温合金性能，还相应开发出多种新合金。
随航空发动机及工业燃气轮机的发展，要求不断提高涡轮前的进口气体温度，以增大推力，提高效率，降低油耗，这就对高温合金及工艺提出更高要求。航空和工业燃气轮机的发展一直依赖于高温合金性能的提高，同时也推动着高温合金的发展。据报道，在先进航空发动机中，高温合金用量占材料总用量40%~60%。定向凝固高温合金正是为满足上述要求而研发出的新型高温合金之一[2]。
1.2 定向凝固高温合金
定向凝固高温合金是在定向凝固技术进步基础上发展出来的。所谓定向凝固，就是高温合金熔体在铸型中凝固时，通过一定控制，生成几乎相互平行的柱状晶。如果叶片经过定向凝固，其结晶方向与叶片所受应力平行，那么这时叶片受力或耐温的能力就大大提高。专为生产定向凝固叶片而设计的高温合金，或本身已具有单向结晶结构的合金，称为定向凝固合金。这是在镍基铸造高温合金基础上改型的结果，这种改型在于适合定向柱晶的结晶条件，对成分适当修改，以使性能达最佳状态。并非所有铸造高温合金都可用定向凝固办法来提高性能。
在定向凝固高温合金发展初期，都沿用普通铸造合金成分，其中使用较多的定向凝固合金有MAR-M200、PWA1422、GTD-111、MGA1400、CM247LC、TMD-5、René80、René125和IN-792Hf等，形成第一代定向凝固高温合金。起初，合金高温有助于在定向凝固过程中防止晶间开裂，同样的改良被用于许多其他传统铸造高温合金，使其能被定向凝固制成叶片。这一类合金中通常含有1.0%~2.0%Hf。如高温合金Mar-M200是该时期开发的第一代定向凝固合金之一。它是在普通铸造高温合金Mar-M200合金中添加Hf。这类合金还有含Cr量高、具有良好抗热腐蚀性能的René80DS、GTD-111DS和具有良好高温强度和抗氧化的Mar-M247DS （或CM247DS），一直被广泛应用到现在。
1.2.1 国外合金的发展
1.2.2 国内合金的发展