時效強化鐵基變形高溫合金(Precipitation hardening wronght iron -base super alloy)

通過時效處理時析出第二相而得以強化的鐵基變形高溫合金。時效時析出的第二相主要是Ni₃Al或Ni₃(Al、Ti)型的 γ’相，有時也有Ni₃Nb型的γ”相(見高溫合金材料的金屬問化合物相)，這些都是有序的金屬間化合物，因此有時也把這類合金稱為金屬間化合物強化的鐵基變形高溫合金或沉淀強化鐵基變形高溫合金。

組織特點 在鐵基變形高溫合金中y相的數(shù)量在2％～20％之間，形狀為圓形顆粒，尺寸為0.015～0.03μm。y相的強化作用的大小與該相析出量有關。通常隨著鋁、鈦、鈮含量的增加，γ’相的析出量增加，強化效應也增加。如圖示出了鐵基變形高溫合金中鋁、鈦、鈮的總量與γ’(γ”)強化相數(shù)量的關系。鈮、鉭進入γ’相形成Ni_３(Ti，Al，Nb，Ta)，增加了強化效應。γ’相的尺寸大小對合金性能有重大影響。鐵基變形高溫合金中γ’相含量較少，γ’相的尺寸大小對合金強度的影響十分敏感，通常認為0.01～0.05μm比較合適。

應用 表中列出了典型的時效強化鐵基變形高溫合金。由于γ’相的強化效應比碳化物強，因此使用溫度可達750℃甚至800℃，并且室溫屈服強度比較高，很適合作燃氣輪機和航空噴氣發(fā)動機的渦輪盤材料。此類合金在中溫(750℃左右)得到了廣泛應用，據(jù)美國1980年統(tǒng)計，A-286合金的使用量占美國高溫合金總量的20％。中國在開展以鐵代鎳的研究中，發(fā)展了一系列合金牌號：GH2132、GH2135和GH761作為渦輪盤材料；GH2130和GH2302作為航空發(fā)動機的渦輪葉片和地面燃氣輪機增壓器的渦輪葉片。

?發(fā)展趨勢 鐵基變形高溫合金中，鐵總量最高只能達到20％左右，再增高鋁、鈦總量會使鐵基體失穩(wěn)，反而使性能惡化。這就限制了鐵基變形高溫合金進一步強化，只能在750℃左右的中溫下使用。增加鎳含量是一個方向。美國開發(fā)的Inconel718合金中鎳含量超過了50％，鐵含量已下降到20％左右，受傳統(tǒng)習慣影響，仍稱之為鐵基變形高溫合金，實際上已成為鐵鎳鉻基變形高溫合金，有時歸入鎳基變形高溫合金。通過細化晶粒和加鎂微合金化等強韌化手段，改善和消除低塑性和持久缺口敏感性是當前鐵基變形高溫合金發(fā)展中一個重要方向。

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