一、高温合金的特性
耐高温:可在600℃至1200℃的高温下保持拉伸强度、疲劳强度、蠕变强度和稳定性,远超普通合金。
耐腐蚀:通过形成致密氧化膜(如 Cr₂O₃、Al₂O₃),阻止氧气和腐蚀性介质渗透,抵御高温氧化、燃气腐蚀或酸碱环境侵蚀。
抗蠕变:在恒定应力下,高温合金的蠕变速率比普通合金低1-2个数量级。
抗疲劳:在高温交变应力下,高温合金的疲劳寿命比普通合金高10倍以上。
二、高温合金的组成成分
1.基体元素
镍(Ni)、铁(Fe)、钴(Co),其中镍基高温合金应用最广(占比超 70%),因镍的面心立方结构稳定性高,适合高温环境。
镍基高温合金:以镍(Ni)为主要基体(含量通常 50% 以上),镍的面心立方结构(FCC)在高温下稳定性极佳,是应用最广、性能最优异的高温合金基体。
铁基高温合金:以铁(Fe)为基体(含量通常 30%-60%),常加入较多镍(20%-40%)以稳定奥氏体结构(改善高温韧性)。
钴基高温合金:以钴(Co)为基体(含量 30%-60%),钴的密排六方结构(HCP)在高温下具有良好的抗热疲劳性。
2.强化元素
固溶强化:钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)等,通过融入基体提高原子间结合力。
析出强化:铝(Al)、钛(Ti)、铌(Nb)等,与基体形成 γ' 相(如 Ni₃Al)或碳化物,阻碍位错运动。
功能元素:铬(Cr)、铝(Al)提升抗氧化性;钇(Y)、铈(Ce)等稀土元素改善氧化膜附着力。