高温合金——航空发动机实现性能突破的关键材料
高温合金——航空发动机实现性能突破的关键材料
高温合金是指以第三主族元素（铁、钴、镍）为基，加入大量强化元素，能在 600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料。高温合金具有较高的高温强度以及良好的抗氧化、抗热腐蚀、抗疲劳性能，在高温下具有良好的组织稳定性和使用可靠性，因此，也被称为热强合金、耐热合金或超合金。经过数十年发展，我国在高温合金的研究和生产上取得了巨大的进步，基本形成了牌号齐全的高温合金体系，并形成了一定的产能规模。其在航空航天、燃气轮机、汽车等领域均为核心应用材料。
一、高温合金概况
高温合金特点: 高温合金又称为耐热合金和超合金，是指在600℃以上及应力作用下，具有长时间抗蠕变能力、高强度、耐腐蚀的金属材料。
相比普通金属，高温合金在复杂工作环境下的性能优异：1）高温强度；2）抗氧化性；3）抗热腐蚀；4）抗疲劳性；5）断裂韧性；6）内部组织稳定，使用可靠。
二、高温合金的分类
按照组成元素划分
高温合金的组成元素主要包括铁（Fe）、镍（Ni）、钴（Co）、钛（Ti）、铝（Al）、铬（Cr）、钼（Mo）、钨（W）等，其中最常见有铁基、镍基、钴基三种。
铁基高温合金：中等温度（600-800℃）条件下使用的高温合金。铁基合金成分简单，成本低廉，应用广泛。
镍基高温合金：以镍为基体，在中高温（650-1000℃）条件下使用的高温合金。在所有高温合金中，镍基高温合金的高温强度最大，应用范围最广泛。相比铁基合金，组织更稳定，有害相少，抗氧化和抗腐蚀能力更强。
钴基高温合金：在高温（730-1100℃）条件下使用的奥氏体高温合金，含钴量40%-65%。耐高温能力强，但钴是贵金属，成本相对较高，限制钴基合金的推广。
按照加工方式划分
主要可以分为变形高温合金、铸造高温合金、粉末冶金高温合金三大类。
变形高温合金：是指可以进行热、冷变形加工，工作温度范围-253～1320℃，具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标，具有较高的抗腐蚀性能的一类合金。
铸造高温合金：以铸造方法直接制备零部件的高温合金材料。根据合金基体成分，可以分为铁基铸造高温合金、镍基铸造高温合金和钴基铸造高温合金3种类型。按结晶方式，又可以分为多晶铸造高温合金、定向凝固铸造高温合金、定向共晶铸造高温合金和单晶铸造高温合金等4种类型。
粉末冶金高温合金：用粉末冶金工艺制取的高温合金。与传统的铸锻高温合金相比，具有组织均匀，无宏观偏析，屈服强度高，耐疲劳性好等优点。
按照强化方式划分
主要包括固溶强化型、沉淀强化型、氧化物弥散强化型和纤维强化型四大类。