高溫合金的發展及前景范文

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《熱加工工藝雜志》2016年第三期

從廣義來講，以鐵堯鎳和鈷為基礎的，同時工作溫度達到600℃的金屬材料就是高溫合金[1]。高溫合金在高溫的條件下強度高，具有優良的抗氧化性和耐腐蝕性。在高溫甚至超高溫的情況下工作依然不會受到影響。本文對高溫合金的加工特點堯發展歷程以及需求進行了介紹。

1高溫合金材料的加工特點

高溫合金一般可劃分為鐵合金堯鈦合金以及鈷合金，這類合金具有耐高溫的特性，但是這增加了其加工難度。通常在加工過程中的切割力和高溫共同作用下，加工的合金很易變形或者破碎，進而會使加工件毀壞。部分的合金在加工過程中會產生表面硬化現象，這會導致工件受力不均勻，極易對加工的零件精度造成影響。在鈦合金加工過程中會出現上述問題。加工鈦合金需要的切削力較強，遠高于鋼需要的切削力，但是鈦合金本身具有的特殊性，同樣造成了加工困難。主要的原因有：第一，高溫合金包括鈦合金在加工過程中極易硬化[2]曰第二，鈦基的合金導熱性能比較差，這就使得加工過程中產生的熱量全部聚集在刃上曰第三，鈦合金的彈性較差，在進行切削時，使工件的精度容易受到影響曰第四，在所有的合金中，鈦合金化學性能是最為活潑的，這就導致在加工過程中易發生化學反應，使工件產生質量問題。這說明了高溫合金的加工需要特殊的加工技術來實現[3]。

2我國高溫合金的發展階段

我國高溫合金的發展可分為三個階段。第一階段是指從1957年至1970年左右，這是我國高溫合金的產生和起步階段，在蘇聯專家的指導下研制出第一種高溫合金淵GH3030冤[4-5]。這個階段主要仿制前蘇聯高溫合金，例如GH4033堯GH4037系列的和K403堯K406的等[6]。第二階段是指20世紀70年代到90年代后期這段時間，這是我國高溫合金的開始發展階段。參照國外的技術標準[7]，進行研制和生產工作,在生產過程中建立嚴格的質量管理體系，學習國外的質量檢測標準，加強對材料質量控制和質量檢測工作。這一階段，將傳統的工藝同西方的先進工藝相融合，研制成功了多種新型的高溫合金,同時我國高溫合金的生產工藝技術得到了提高，產品質量方面達到了一個新的高度，甚至達到了西方發達國家的技術水平[8]。第三階段是從20世紀末至今這段時間,這是我國高溫合金快速發展的階段。該階段，我國自主開發出一系列新工藝,研制出一批具有高性能堯高檔次的新型高溫合金。例如，粉末渦輪盤材料FGH4095和FGH4096兩種[9]曰還研制了氧化物強化高溫合金MGH4755曰還有其他的一大批單晶高溫合金堯凝固柱晶合金堯低膨脹系數合金和耐熱腐蝕合金。取得了一系列優秀的成果[10-11]。目前，我國已經建成了多個高溫合金研制和生產基地[12]，這些基地有著較先進的生產設備，并且初具生產規模。在這些基地中有變形高溫合金生產廠，例如東北特殊鋼集團撫順特殊鋼公司和寶鋼股份公司特鋼事業部等[13-14]曰還有鍛件的熱加工廠，例如西南鋁業公司和第二重型機械集團萬航模鍛廠等;也形成了一批研究單位，這些單位研究水平高，研究設備齊全，主要有鋼鐵研究總：堯北京航空材料研究：和中國科學：金屬研究所等，還有一些高校的實驗室，也具有一定的研發能力，例如北京科技大學堯東北大學和西北工業大學等，在我國形成了多支專業技術隊伍，其研發和生產相結合，技術水平較先進，自主創新能力也較強。現在，我國具備了對高溫合金材料進行應用研究以及對該材料進行評估的能力，甚至也具備故障分析的能力，基本可自己獨立解決航空堯航天等部門遇到的各種高溫合金問題。

3高溫合金的需求概況

最初，由于高溫合金材料的制造工藝較復雜，甚至不能量產，故主要應用在在航空航天領域。隨著技術的發展和產量的提高，其逐漸被應用到電力堯汽車和冶金等工業領域。隨著科學技術不斷的進步，新型高溫合金材料層出不窮，市場對高溫合金的需求將進一步擴大。目前，隨著應用領域的擴大，國際市場上消耗的高溫合金材料數量不斷增多，年消耗量基本達到三十萬噸。我國的高溫合金材料每年產量約一萬噸，但是需求量每年約兩萬噸以上，因此市場缺口很大。我國高溫合金的生產與需求不匹配的原因主要有：第一，我國的生產能力不足，能夠生產高溫合金的企業數量較少，這就導致了生產能力遠遠達不到市場的需求的數量，個別的高溫合金材料還需要進口，尤其是在燃氣輪機和核電等領域。第二，現有材料難以滿足高端產品的需求。我國的高溫合金生產水平雖然有很大提高，但是與美堯俄等強國仍有很大差距，導致了現有的高溫合金材料不足的現象。這就需要國內高溫合金生產企業提高現有的研發能力[15]，同時還要提高生產設備質量，使其具有生產先進高溫合金材料的實力。我國的新型高溫合金需求不斷增加，主要的原因有：首先，大力發展了航空航天產業，在這一領域不斷加強創新，不斷研制性能更優的發動機，擴大了高溫合金材料的市場，導致了對其需求的增加。其次，上海電氣等一大批大型電力設備制造企業不斷進行技術革新，其生產規模也不斷地擴大，這就拉動了對發電設備的需求，特別是其中的關鍵零部件渦輪盤的需求增加。當前，正在進行研發的燃機組已經有了新的突破，在其實現量產后對高溫合金的需求數量也會大幅增多。

4結語

(1)我國應進一步加大對高溫合金研究的投入，有力保護高溫合金的發展，引導科研工作者積極進行研究。(2)改善在各種溫度下高溫合金承受載荷的能力，進一步延長合金壽命，這是高溫合金未來發展的趨勢。(3)需要提高高溫合金的耐高溫性，提高其工作溫度，尤其是提高表面耐高溫性能，進一步擴大其適用范圍。

參考文獻：

[1]師昌緒，仲增墉.我國高溫合金的發展與創新[J].金屬學報，2010(5):1281-1288.

[2]張紹維.低膨脹高溫合金的發展與應用[J].航空制造工程，1994(2):5-8.

[3]張慶春.新型渦輪盤及葉片材料-低偏析高溫合金[J].航空發動機，1995(3):14-17.

[4]董建新.INCONEL718高溫合金的發展[J].兵器材料科學與工程，1996(12):46-50.

[5]師昌緒，仲增墉.中國高溫合金40年[J].金屬學報，1997(8):1-8.

[6]鄭運榮.我國低Cr高W系列鑄造鎳基高溫合金的發展與應用[J].航空材料學報，2003(5):227-232.

[7]鄧波，韓光煒，馮滌.低膨脹高溫合金的發展及在航空航天業的應用[J].航空材料學報，2003(12):244-249.

[8]謝錫善.我國高溫材料的應用與發展[J].機械工程材料，2004(3):2-8.

[9]郭建亭，周蘭章，，超，等.我國獨創和獨具特色的幾種高溫合金的組織和性能[J].中國有色金屬學報，2011(4):237-250.

[10]王會陽，安云岐，李承宇，等.鎳基高溫合金材料的研究進展[J].材料導報，2011(10):482-486.

[11]何國，李建國，毛協民，等.單晶高溫合金的發展及其改善性能的途徑[J].材料工程，1992(2):109-111.

[12]彭建強.700℃以上超超臨界汽輪機高中壓轉子用材研究[J].大型鑄鍛件，2013(6):16-21.

[13]肖茂華，何寧，李亮，等.硬質合金-鎳基高溫合金摩擦磨損試驗研究[J].熱加工工藝，2013，42(7):82-84.

[14]申健，盧玉章，鄭偉，等.DD26鎳基單晶高溫合金的高溫持久性能各向異性[J].沈陽工業大學學報，2013(11):8-16

[15]牛衛杰，王國平，劉進偉.高溫耐蝕鎳基合金的焊接研究現狀及展望[J].現代焊接，2013(1):8-12.

作者：王建國  任朋立 張周科 張楠 王周儉 張博 單位：海軍駐興平地區軍事代表室 中國船舶重工集團公司 第十二研究所