4.3超耐热合金4.3超耐热合金4. 3. 1超耐热合金的定义定义：超耐热合金是指在700一1200℃高温下能满意工作的金属材料（属于高温结构材料），然而决定其在高温下能否正常使用还需考虑施加在构件上的应力。例如，喷气发动机的工作温度高达1380℃以上。石油化工的某些设备，热处理路，热分解炉中间的换热器传热管等都在1000℃以上工作。显然，这一切都需要超耐热合金。典型的一台航空燃气轮机，其主要部件占发动机重量70%由超耐热合金金构成。可以说超耐热合金是燃气轮机的生命。发动机的涡轮前温度、推力、耗油率和寿命，都取决于超耐热合金的性能和质量。发动机的燃烧室为温度的最高区域，如把涡轮前温度由900℃提高到1300℃，则发动机推力将会增加到130%，耗油率会大幅度下降。材料科学与工程学院
4.3.1 超耐热合金的定义 定义：超耐热合金是指在700一1200℃高温下能满意工作的金属材料（属于 高温结构材料），然而决定其在高温下能否正常使用还需考虑施加在构件上 的应力。 例如，喷气发动机的工作温度高达1380℃以上。石油化工的某些设备，热 处理路，热分解炉中间的换热器传热管等都在1000℃以上工作。显然，这一 切都需要超耐热合金。 典型的一台航空燃气轮机，其主要部件占发动机重量70％由超耐热合金金 构成。可以说超耐热合金是燃气轮机的生命。发动机的涡轮前温度、推力、 耗油率和寿命，都取决于超耐热合金的性能和质量。发动机的燃烧室为温度 的最高区域，如把涡轮前温度由900℃提高到1300℃，则发动机推力将会增 加到130%，耗油率会大幅度下降。 4.3 超耐热合金 4.3 超耐热合金 材料科学与工程学院
4.3超耐热合金●对高温材料的要求主要有两个方面(1高温下有优良的抗腐蚀性：（2）在高温下有较高的强度和韧性第V、V、VI副族元素是高熔点金属。因为其原子中未成对的价电子数很多，在金属晶体中形成坚强的化学键，而且其原于半径较小，晶格结点上粒子间的距离短，相互作用力大所以其熔点高、硬度大。耐热合金主要是V一VI副族元素和第VI族元素（Fe，Co，NI等）形成的合金。材料科学与工程学院
对高温材料的要求主要有两个方面： （1）高温下有优良的抗腐蚀性； （2）在高温下有较高的强度和韧性。 第V、Ⅵ、Ⅶ副族元素是高熔点金属。因为其原子中未成 对的价电子数很多，在金属晶体中形成坚强的化学键，而且其 原于半径较小，晶格结点上粒子间的距离短，相互作用力大， 所以其熔点高、硬度大。耐热合金主要是V一Ⅶ副族元素和第Ⅷ 族元素（Fe，Co，NI等）形成的合金。 4.3 超耐热合金 材料科学与工程学院
4.3超耐热合金4.3.2耐热合金的分类（1）铁基超耐热合金铁基合金中的合金元素作用：铁基高温合金是从奥氏体不锈钢发展起来的，含有一定量的铬和镍等元素。镍是形成稳定奥氏体的主要元素，铬用来提高抗氧化性和抗燃气腐蚀性，钼和钨用来强化固溶体的晶界，铝、钛、钜起沉淀硬化作用，故它的基体为奥氏体。材料科学与工程学院
（1）铁基超耐热合金 铁基合金中的合金元素作用： 铁基高温合金是从奥氏体不锈钢发展起来的，含有一定 量的铬和镍等元素。镍是形成稳定奥氏体的主要元素，铬用 来提高抗氧化性和抗燃气腐蚀性，钼和钨用来强化固溶体的 晶界，铝、钛、铌起沉淀硬化作用，故它的基体为奥氏体。 4.3 超耐热合金 材料科学与工程学院 4.3.2 耐热合金的分类
4.3超耐热合金（1）铁基超耐热合金优点：它是中等温度（600-800℃）条件使用的，具有良好中温力学性能和良好的热加工塑性，合金成分简单，成本较低。用途：用于制作一些使用温度要求不高的航空发动机和工业燃气轮机上的涡轮盘、导向叶片、涡轮叶以及其它承办件、紧固件等。但是沉淀强化型铁基合金组织不够稳定，抗氧化性差，高温强度不足，铁基合金不适合更高温度条件下应用。材料科学与工程学院
优点： 它是中等温度（600-800 ℃ ）条件使用的，具有良好中温力学性 能和良好的热加工塑性，合金成分简单，成本较低。 用途： 用于制作一些使用温度要求不高的航空发动机和工业燃气轮机上的 涡轮盘、导向叶片、涡轮叶以及其它承办件、紧固件等。但是沉淀强化 型铁基合金组织不够稳定，抗氧化性差，高温强度不足，铁基合金不适 合更高温度条件下应用。 （1）铁基超耐热合金 4.3 超耐热合金 材料科学与工程学院
4.3超耐热合金（2）镍基超耐热合金镍基超耐热合金以镍为基体，镍含量>50%，可在700一1000℃温度范围使用。镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金，主要原因有：镍基可溶解较多的合金元素，且保持其较好的组织稳定性：可以形成共格有序的A，B型金属间化合物作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钻基高温合金更高的高温强度含Cr的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗腐蚀能力。现代喷气发动机中，祸轮叶片儿乎全部采用镍基合金制造。材料科学与工程学院
镍基超耐热合金以镍为基体，镍含量＞50％，可在700—1000℃温 度范围使用。 镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金，主要 原因有: 镍基可溶解较多的合金元素，且保持其较好的组织稳定性； 可以形成共格有序的A2B型金属间化合物作为强化相，使合金得到有效 的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度； 含Cr的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗腐蚀能力。现 代喷气发动机中，祸轮叶片几乎全部采用镍基合金制造。 4.3 超耐热合金 材料科学与工程学院 （2）镍基超耐热合金