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高温合金发展过程及发展趋势

高温合金发展过程
从20世纪30年代后期起,英、德、美等国就开始研究高温合金。第二次世界大战期间,为了满足新型航空发动机的需要,高温合金的研究和使用进入了蓬勃发展时期。
40年代初,英国首先在 80Ni-20Cr合金中加入少量铝和钛,形成γ┡相以进行强化,研制成第一种具有较高的高温强度的镍基合金。
同一时期,美国为了适应活塞式航空发动机用涡轮增压器发展的需要,开始用 Vitallium钴基合金制作叶片。
此外,美国还研制出 Inconel镍基合金,用以制作喷气发动机的燃烧室。
以后,冶金学家为进一步提高合金的高温强度,在镍基合金中加入钨、钼、钴等元素,增加铝、钛含量,研制出一系列牌号的合金,如英国的 “Nimonic”,美国的“Mar-M”和“IN”等;在钴基合金中,加入镍、钨等元素,发展出多种高温合金,如 X-45、HA-188、FSX-414等。由于钴资源缺乏,钴基高温合金发展受到限制。
40年代,铁基高温合金也得到了发展,50年代出现 A-286和Incoloy901等牌号,但因高温稳定性较差,从60年代以来发展较慢。苏联于1950年前后开始生产“ЭИ”牌号的镍基高温合金,后来生产“ЭП”系列变形高温合金和“ЖС”系列铸造高温合金。
中国从1956年开始试制高温合金,逐渐形成“GH”系列的变形高温合金和“K”系列的铸造高温合金。
70年代美国还采用新的生产工艺制造出定向结晶叶片和粉末冶金涡轮盘,研制出单晶叶片等高温合金部件,以适应航空发动机涡轮进口温度不断提高的需要。

高温合金发展趋势
高温合金发展的趋势是进一步提高合金的工作温度和改善中温或高温下承受各种载荷的能力,延长合金寿命。就涡轮叶片材料而言,单晶叶片将进入实用阶段,定向结晶叶片的综合性能将得到改进。此外,有可能采用激冷态合金粉末制造多层扩散连接的空心叶片,从而适应提高燃气温度的需要。就导向叶片和燃烧室材料而言,有可能使用氧化物弥散强化的合金,以大幅度提高使用温度。为了提高抗腐蚀和耐磨蚀性能,合金的防护涂层材料和工艺也将获得进一步发展。
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