区域熔炼定向凝固制备镍基高温合金(3)
DD8 16 8.5 - 6 - - - 3.9 3.8 余 8.25
第
二
代 PWA1484 5 10 2 6 9 3 0.1 5.6 - 余 8.95
Rene'N5 7 8 2 5 7 3 0.15 6.2 - 余 -
CMSX-4 6.5 9 0.6 6 6.5 3 0.1 5.6 1 余 8.70
SC180 5 10 2 5 8.5 3 0.1 5.2 1 余 8.84
MC2 8 5 2 8 6 - - 5 1.5 余 8.63
ЖC36 4.2 8.7 1 12 - 2 - 6 1.2 余 -
第
三
代
Rene'N6 4.25~6 10~
15 0.5~
2 5~
6.5 7~
9.25 5.1~
5.6 0.1~
0.5 5~
6.25 - 余
CMSX-10 1.8~
4 1.5~9 0.2~
2 3.5
~7.5 7~
10 5~
7 0~
1.5 5~
7 0.1
~1.2 余 9.05
(1) C、B、Hf从“完全去除”转为“限量使用”。这几种元素历来被看作是晶界强化元素,而且使合金初熔温度降低。由于单晶合金没有晶界,又要求具有宽的热处理窗口,故在最初发展的商用单晶合金(如PWA1480、CMSX- 2等)中是“完全去除”这几种元素的。但近年来发现,这些元素具有一些特殊的作用,单晶合金不能缺少它们。
(2) 难熔元素(Ta、Re、W、Mo)的添加总量增加。以CMSX系列单晶合金为例,难熔元素的质量分数在第1代为14. 6%,在第2代为16. 4%,而在第3代则高达20. 7%。其中, Re增加的幅度较大,为了平衡合金化,Mo、W等的含量减少,而Al的含量有了一定的增加。Ta的作用是增大γ/γ′错配度、强化γ′相和提高其高温稳定性。
(3) Cr的含量降低。在第3代单晶合金中, Cr的含量降至5%以下,尤其是在CMSX- 10合金中,Cr的含量只有3%左右。Cr是抗环境腐蚀元素。通常认为, Cr在合金中的含量低于5%时,合金的抗氧化、抗腐蚀性能将恶化到不能允许的程度。但是,对只含2. 6%的Cr的CMSX- 10合金的热腐蚀试验证明[3],其抗腐蚀性能与已广泛用作燃气轮机叶片的CM247LC合金(含8%的Cr)和CMSX- 10合金(含6. 5%的Cr)的相当,还优于含9%的Cr的DSMAR-M002合金。这是由于合金中Ta、Re的含量较高(Ta+Re≈15%)。Cr的含量降低,就允许加入更多其他的合金化元素,从而保持组织稳定,这无疑对合金性能的提高极为有利。