干货重庆增隆新材料带你了解高温合金

一、高温合金简介

高温合金顾名思义就是耐热合金，指在高温环境下依然保持稳定的物理性能（强度、韧性、抗疲劳性）和化学性能（抗氧化、抗腐蚀性）的合金，高温合金按照基体成分可以分为三大类——铁基、钴基、镍基合金。

1、铁基合金

铁基合金的基体成分主要是Fe元素，在此基础上一般还会加入少量的Ni,Cr等元素，铁基合金一般适宜℃以下的环境。铁基合金也被称为耐热合金钢，按照不同的金相组织可以分为珠光体钢，奥氏体锰钢，马氏体不锈钢，马氏体合金钢。

2、镍基合金

镍基合金的的基体成分主要是Ni元素，占了一半以上的比例，镍基合金在℃到℃的高温环境可以长期保持较强的强度和抗氧化、抗腐蚀能力，采用固溶强化和时效强化的加工方式可以大幅提升其抗蠕变、抗压、抗屈服强度，使得它成为应用范围最广泛、应用量最大的高温合金，比如驱动人类太空梦的火箭引擎，涡轮发动机的燃烧室等都是用镍基合金材料制备的。

3、钴基合金

钴基合金的钴含量在60%左右，除此之外会添加Cr、Ni、Ti、W等元素来提升合金的耐热性及抗疲劳性，钴基合金具有更为优异的抗氧化性能和抗热腐蚀能力可以承受较长时间的极限复杂应力变化，但是加工比较困难，加上世界范围内钴资源较少，因此只用在一些高温部件的热端零件上，比如喷气发动机、导弹、原子能工业中的高负荷耐热部件。

二、高温合金的强化类型

为了提升高温合金的性能，还可以采取不同的方式对合金进行强化，一般包括固溶强化、时效沉淀强化和弥散强化。

固溶强化是添加一些合金元素到基体金属中，合金元素固溶于基体金属，使基体晶格发生畸变，增大了组织之间位错、滑移运动的阻力，从而提升合金的耐高温性、抗氧化性、可塑性及成形性；时效沉淀强化是将合金工件经固溶处理后放置在较高温度或室温，这种方式可以提高合金强度，时效沉淀强化型分为γ′强化和γ″强化两类；弥散强化一般通过粉末冶金的方法将不溶于基体金属的超细材料比如高熔点碳化物、氮化物均匀添加在基体金属中，提高合金的耐热性。

三、用于增材制造（3D打印）的高温合金

对于增材制造（3D打印）常用的SLM技术而言，固溶强化型高温合金（如镍基GH（IN）和Co-Cr高温合金）的成形性较好，γ″强化型高温合金，如镍基GH合金（IN）的成形性也很好，而γ′强化型高温合金，如果γ′体积分数（即Al+Ti含量）高，则在SLM打印中易发生开裂，典型的如IN、CMLC、CMSX-4、Rene88DT、Rene等，如果要丰富增材制造（3D打印）用高温合金的种类，就需要开发不开裂的高γ′体积分数的高温合金。

目前这个方向已经有适合增材制造（3D打印）的产品被开发出来，比如英国牛津大学设计的ABD-AM和ABD-AM，我国中科院金属所开发的ZK，美国加州大学设计的Co-Ni基高温合金DMREF-10等。

四、高温合金的主要应用

航空航天、能源电力等领域对高温合金的需求量都很大。

1、航空航天领域

在航空航天领域，高温合金主要用于燃烧室、导向叶片、涡轮叶片和涡轮盘这四大热端部件，如美国GE公司的GE9X发动机共使用了个3D打印零件，其中大多零件如燃油喷嘴、导流器、燃烧室混合器等都为Co-Cr高温合金零件。

高温合金3D打印的涡轮叶片

2、能源电力领域

在能源电力领域，高温合金因其良好的抗蠕变性、耐腐蚀、耐高温性，主要用于管件中，比如燃气轮机中的涡轮叶片和导向叶片；核电领域的蒸汽发生器U形传热管；石油天然气开采中的深井钻具等。

重庆增隆新材料科技有限公司专门生产用于增材制造（3D打印）、激光熔覆的铁基、镍基、钴基高温合金粉末材料，产品各项性能指标均达到国际先进水平，欢迎各位商家了解定购。