第三代單晶高溫合金DD90N編制說明

T/CISAXXX-XXXX《先進航空發(fā)動機渦輪葉片用第三代單晶高

溫合金DD90》團體標準

編制說明

（征求意見稿）

一、工作簡況

1、任務來源

本項目是依據(jù)中國材料與試驗團體標準委員會材試標字[2021]196號文：關

于CSTM標準《先進航空發(fā)動機渦輪葉片用第三代單晶高溫合金DD90》的立

項公告。計劃編號為CSTMLX010000787—2021，項目名稱為“先進航空發(fā)動機

渦輪葉片用第三代單晶高溫合金DD90”，計劃完成時間為2021年。

2、主要工作過程

起草(草案、調研)階段:計劃下達后，2021年6月標準化技術委員會組織各起草

單位成立了起草工作組，由中國科學院金屬研究所為組長單位（或XXXXX牽

頭成立了標準編制工作組），負責主要起草工作。鑒于高溫合金母合金是直接影

響決定后期棒材性能和質量的主要因素，工作組內部討論決定，將標準名稱更改

為《第三代單晶高溫合金DD90N》工作組對國內外DD90N單晶高溫合金母合金

技術現(xiàn)狀與發(fā)展情況進行全面調研，同時廣泛搜集相關標準和國內外技術資料，

進行了大量的研究分析、資料查證工作，結合實際應用經(jīng)驗，進行全面總結和歸

納，在此基礎上編制出《第三代單晶高溫合金DD90N》標準草案初稿。經(jīng)工作

組及有關專家研討后，對標準草案初稿進行了認真的修改，于2021年10月形成

了標準征求意見稿及其編制說明等相關附件，報標準化技術委員會秘書處。

征求意見階段:

審查階段:

報批階段:

注意：如果標準草案涉及專利，在標準制修訂過程中的任何階段，均應附上《已披露

的專利清單》廣泛征求意見，并將反饋意見加以說明。鼓勵沒有參與國家標準

制修訂的組織或者個人在標準制修訂的任何階段披露其擁有和知悉的必要專利。

3、主要參加單位和工作組成員及其所做的工作

本標準由中國科學院金屬研究所、XXXXX、冶金工業(yè)信息標準研究院、……

共同起草。

主要成員:XXXX、XXXX、XXXX、……。

所做的工作:XXXX任工作組組長，主持全面協(xié)調工作，負責對各階段標準

的審核;XXXX為本標準主要執(zhí)筆人，負責本標準的具體起草與編制;XXXX、

XXXX、XXXX負責國內外相關技術文獻和資料的收集、分析及資料查證，對產(chǎn)

品生產(chǎn)工藝、性能和使用經(jīng)驗進行總結和歸納；XXXX負責對國內外產(chǎn)品和技

術的現(xiàn)狀與發(fā)展情況進行全面調研，XXXX負責對各方面的意見及建議進行歸

納、整理。

二、標準編制原則

本文件在制定/修訂過程中，遵循“面向市場、服務產(chǎn)業(yè)、自主制定、適時推

出、及時修訂、不斷完善”的原則，注重標準修訂與技術創(chuàng)新、試驗驗證、產(chǎn)業(yè)

推進、應用推廣相結合，本著先進性、科學性、合理性和可操作性以及標準的目

標、統(tǒng)一性、協(xié)調性、適用性、一致性和規(guī)范性的原則來進行本標準的制定/修

訂工作。

本文件在起草過程中主要按GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分:標準

的結構和編寫規(guī)則》的要求編寫。在確定本標準主要技術指標時，綜合考慮生產(chǎn)

企業(yè)的能力和用戶的利益，尋求最大的經(jīng)濟、社會效益，充分體現(xiàn)了標準在技術

上的先進性和合理性。

三、主要內容說明

1、標準主要內容

1.1標準名稱

本文件的名稱為《第三代單晶高溫合金DD490N》。

1.2范圍

本文件規(guī)定了DD490N單晶高溫合金母合金的訂貨內容、尺寸、重量、技

術要求、冶煉方式、試驗方法、檢驗規(guī)則、包裝、標志、質量證明書、運輸與

貯存。

本文件適用于采用真空感應冶煉方法的DD490N單晶高溫合金母合金（以

下簡稱母合金）。

1.3規(guī)范性引用文件

根據(jù)本技術條件質量的要求，按照GB/T1.1—2020編制格式，明確了規(guī)范

性引用文件。

1.4訂貨內容

按本文件訂貨的合同或訂單應包括本文件編號和名稱、產(chǎn)品名稱、牌號或統(tǒng)

一數(shù)字代號、冶煉方法、尺寸及允許偏差、重量（或數(shù)量）及供需雙方協(xié)商確定

的其他要求。

1.5尺寸、外觀、重量

1.5.1母合金的尺寸及允許偏差

母合金的尺寸與合金凝固過程中的偏析密切相關，由于鑄造高溫合金沒有采

用電渣或自耗冶煉，所以尺寸過大會導致凝固偏析加劇。另外尺寸過大也易導致

合金棒中形成縮孔等缺陷，所以根據(jù)現(xiàn)有的技術水平將合金錠的尺寸定為直徑

（75±5）mm或（80±5）mm，公稱長度不小于300mm。

1.5.2重量

合金錠交貨時，通常會按照一定的損耗進行投料，按合同約定的重量交付時

會導致有部分合金的剩余，使得采購方的成本增加，所以本文件規(guī)定以實際重量

交貨

1.5.3表面質量

DD490N高溫合金材料后續(xù)將制備成單晶高溫合金葉片，合金表面及內部的

質量會顯著影響葉片的性能，所以需要100%去除氧化皮，呈金屬光澤。端面二

次縮孔的尺寸是充分調研各生產(chǎn)廠家及用戶得到，并且參考了相應的標準，其允

許的最大孔徑為6mm。

1.6技術要求

1.6.1原材料

材料的純度對力學性能有顯著的影響，由澆道、廢件等組成的返回料中含有

大量的雜質元素，會顯著影響合金的力學性能。所以為了保證合金有較高的性能，

故對合金的材料進行了規(guī)定，但也可以根據(jù)客戶的要求進行生產(chǎn)。

1.6.2冶煉方法

由于在真空下熔煉容易將溶于合金中的氮、氫和氧等氣體雜質元素去除到遠

比常壓下冶煉為低的水平，同時對于在熔煉溫度下蒸氣壓比基體金屬高的雜質元

素(鋅、鉛、銻、鉍、錫和砷等)可通過揮發(fā)去除，而合金中需要加入的鋁、硼及

鋯等活性元素的成分易于控制。因此經(jīng)真空感應熔煉的金屬材料可明顯地提高韌

性、疲勞強度、耐腐蝕性能，高溫蠕變性能等，因此，采用真空感應爐熔煉高溫

合金并澆注成合金錠，此時，合金錠的組織為等軸晶組織。

1.6.3化學成分

合金成分的控制是保證高溫合金力學性能的關鍵。第一類是γ?沉淀相強化元

素Al、Ta元素含量顯著影響合金的性能。為了使合金具有較高的力學，對Al、

Ta元素的含量進行了規(guī)定。第二類是固溶強化元素，主要是保證基體有較高的

強度，根據(jù)某型號的標準及相關實驗結果對合金的固溶強化元素的范圍進行了規(guī)

定，使其既能保證較高的強度又不析出TCP有害相。第三類是雜質元素，雜質

元素會顯著的影響高溫合金的力學性能，本文件中不僅對高溫合金中雜質元素種

類及含量進行了控制，還有對某些雜質元素的總量進行了控制。

1.6.4交貨狀態(tài)

需方收貨后續(xù)需要經(jīng)過重新熔煉，并澆注成單晶高溫合金零件，所以母合金

以鑄態(tài)交付即可。

1.6.5力學性能

DD490N單晶高溫合金的力學性能主要是以將其制備的成單晶試棒來進行力

學性能測試，定向凝固過程中采用的是螺旋選晶法，螺旋選晶法所制備單晶的晶

體取向會產(chǎn)生一定的取向偏離，取向偏離會顯著影響合金的力學性能，根據(jù)相關

的文獻報道，試樣主應力軸的偏離角度不超過15°作為規(guī)定，超過這個角度，合

金的力學性能大幅降低。

熱處理是調整高溫合金中γ?沉淀相尺寸與體積分數(shù)的重要手段，通過對熱處

理制度的規(guī)定，可使合金更好的發(fā)揮力學性能的優(yōu)勢。

由于高溫合金中的力學性能很多，為了降低合金的測試成本，通過實驗，選

擇有代表性的高溫拉伸和高溫持久力學性能進行測試，從而反映合金典型的力學

性能。

1.6.6浮渣試驗

夾雜是影響高溫合金性能的重要因素之一，母合金中的夾雜會引入到零件中，

降低零件的性能，因此，需要對其浮渣進行檢驗。

1.6.7表面質量

通常采用真空冶煉的制備單晶高溫合金母合金，冶煉過程中需采用耐火材料、

鋼錠模等，對合金表面的檢查可以降低外來夾雜的風險，有利于合金的質量穩(wěn)定

性，從而有利于高溫合金零部件質量穩(wěn)定性。其次，由于合金的尺寸較大，母合

金凝固過程中不可避免的有縮孔，一次縮孔的處有大量的雜質，所以應該切除。

二次縮孔夾雜較少，可以部分保留。

1.6.8產(chǎn)品標識

由于母合金需要進行二次下料，為了防止產(chǎn)生混料，需對每支母合金棒上下

端面均應標刻永久性合金牌號和冶煉爐號。

1.7試驗方法

本部分規(guī)定了合金化學成分、力學性能、電子空位數(shù)、外觀質量、浮渣及

合金錠產(chǎn)品標識等檢驗方法，均需要采用相關標準或雙方協(xié)商確定的其他方法

進行，以保證檢測結果的可靠性。

1.7.1化學成分

1.7.1.1合金的主元素（質量分數(shù)≧0.1%）的檢驗按HB20241.3~20241.9

《高溫合金化學成分光譜分析方法》的規(guī)定進行。

1.7.1.2微量元素（質量分數(shù)<0.1%）中，C、O、N、S等元素的檢驗按HB

5220（所有部分）《高溫合金化學分析方法》的規(guī)定進行或供需雙方協(xié)商確定

的其他方法進行。

1.7.1.3其它微量元素的檢驗按IOSTS15338《表面化學分析-GDMS》的規(guī)

定進行或供需雙方協(xié)商確定的其他方法進行。

1.7.2高溫拉伸

高溫拉伸是反映高溫合金高溫瞬時力學性能的關鍵指標之一，該合金的高溫

拉伸試驗按HB5195-96金屬材料高溫拉伸試驗方法。

1.7.3高溫持久

高溫持久強度是高溫構件設計選材的重要依據(jù)，是表現(xiàn)出合金高溫力學性

能的關鍵指標之一，高溫持久試驗按GB/T2039進行。

1.7.5浮渣

夾雜的存在可遺傳到高溫合金部件中，采用浮渣檢驗可間接反映出合金的

純凈度水平，浮渣試驗按HB5406進行

1.7.6尺寸、外觀

尺寸規(guī)格采用精度為1mm的鋼卷尺等適用精度的測量工具進行檢驗。

外觀質量采用目視或相應精度的量具進行檢驗。

1.7.7產(chǎn)品標識

合金錠產(chǎn)品標識采用目視檢驗即可。

1.8檢驗規(guī)則

1.8.1取樣數(shù)量和取樣部位

質量一致性檢驗項目、取樣數(shù)量、取樣部位以及相應要求和檢驗方法的章

條號應符合表1規(guī)定。

1.8.2判定和復驗規(guī)則

1.8.2.1化學成分分析結果不合格時，該爐母合金判為不合格。

1.8.2.2力學性能某項檢驗結果不合格時，若因冶金缺陷、斷晶、斜晶、等

軸晶等導致的力學性能不合格，則判定試驗結果無效，剔除該支試棒，應從同

組定向試棒中重新取樣進行試驗。若試驗結果仍不合格，允許在同組定向試棒

中取雙倍數(shù)量試樣對不合格項目進行復驗，檢驗結果應全部合格。若復檢結果

仍有不合格時，允許從該支合金錠重新澆鑄的另一組試棒中取雙倍數(shù)量試樣，

進行本規(guī)范規(guī)定的全部力學性能試驗；檢驗結果應一次合格，否則該爐母合金

判為不合格。

1.8.2.3浮渣檢驗不合格時，該根合金錠判為不合格，浮渣是代表合金中雜

質含量的一個指標，當浮渣超標時，這些浮渣會進入到合金錠中，最終影響合

金的力學性能。

1.8.2.4尺寸規(guī)格檢驗不合格時，該根合金錠判為不合格，依據(jù)客戶要求，

允許進行修補，補修后依據(jù)客戶要求可判定合格，當補修后不滿足客戶要求時，

會給客戶帶來額外的加工成本或導致無法使用，故合金錠可判定不合格。

1.8.2.5產(chǎn)品標識不合格時，有可能存在不同牌號的合金混在一起的風險，

故該支母合金判為不合格。

表1檢驗規(guī)則

序號檢驗項目取樣數(shù)量取樣部位試驗方法

每爐批在合金錠的上部和下

1化學成分2個/批按7.1的規(guī)定

部兩個部位各取一份試樣

每爐批抽取2根拉伸試樣進

2高溫拉伸2個/批HB5195-96

行760℃、980℃拉伸試驗

每爐批抽取2根持久試樣進

3高溫持久2個/批GB/T2039

行1120℃持久試驗

4浮渣試驗1個/批每爐批抽取1根合金錠上部HB5406

精度為1mm的鋼卷尺等

5尺寸逐支—

適用精度的測量工具

6表面質量逐支—目視

7產(chǎn)品標識逐支—目視

檢驗力學性能時，供方應給需方附帶足夠數(shù)量的、與供方受檢同一狀態(tài)的試棒。

四、主要試驗(或驗證)情況

本標準是在企業(yè)標準及型號標準的基礎上，結合我國DD490N高溫合金生產(chǎn)

和使用經(jīng)驗而修訂完成的。工作組通過中科院金屬所進行出廠檢驗和在線檢驗，

以及用戶的入廠檢驗和使用經(jīng)驗，對DD490N高溫合金棒材主要性能指標進行

了驗證見表2。

表2DD490N單晶高溫合金主要性能指標試驗值與標準值對比表

主要技術指標檢驗批試驗值標準值比對結論

℃的拉伸符合要求

76021D-3σ0.2=1140MPa，σ0.2≥800MPa，σb

性能≥1100MPa，

σb=1260MPa，

δ≥5%,ψ≥6%

δ=14%,ψ=15.5%

℃的拉伸符合要求

98021D-3σ0.2=605MPa，σb=860MPa，σ0.2≥550MPa，σb

性能δ=28%,ψ=32%≥750MPa，

δ≥20%,ψ≥22%

1120℃/160MP21D-3t=51.45h，δ=10%t≥15h，δ≥8%符合要求

條件下的持久

性能

五、標準中涉及專利的情況

本標準不涉及專利問題。

六、預期達到的社會效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況

本標準于2021年首次發(fā)布，此次制定，充分納入和反映了當今新產(chǎn)品、新

技術、新工藝的先進技術成果，為DD490N單晶高溫合金母合金的推廣應用提

供了有力的技術支撐，為指導和規(guī)范DD490N單晶高溫合金母合金生產(chǎn)和驗收

提供了依據(jù)，有利于提高產(chǎn)品的技術性能、安全可靠性及環(huán)保性能。

通過標準的制定和實施，將促進技術創(chuàng)新，增強產(chǎn)品的國內外市場競爭力，

同時為推進產(chǎn)業(yè)結構調整與優(yōu)化升級創(chuàng)造條件，對規(guī)范市場競爭，引導市場良性

發(fā)展，加快我國高品質高溫合金制備技術快速發(fā)展具有積極的促進作用。

七、與國際、國外對比情況

無

八、在標準體系中的位置，與現(xiàn)行相關法律、法規(guī)、規(guī)章及標準，特別是強

制性標準的協(xié)調性

本標準與現(xiàn)行相關法律、法規(guī)、規(guī)章及相關標準協(xié)調一致。

九、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

無

十、標準性質的建議說明

建議本標準的性質為推薦性標準。

十一、貫徹標準的要求和措施建議

一般情況下，建議本標準批準發(fā)布6個月后實施。

十二、廢止或代替現(xiàn)行相關標準的建議

無

十三、其他應予說明的事項

無

《DD490N單晶高溫合金母合金》團體標準編制工作組

2021年5月21日

T/CISAXXX-XXXX《先進航空發(fā)動機渦輪葉片用第三代單晶高

溫合金DD90》團體標準

編制說明

（征求意見稿）

一、工作簡況

1、任務來源

本項目是依據(jù)中國材料與試驗團體標準委員會材試標字[2021]196號文：關

于CSTM標準《先進航空發(fā)動機渦輪葉片用第三代單晶高溫合金DD90》的立

項公告。計劃編號為CSTMLX010000787—2021，項目名稱為“先進航空發(fā)動機

渦輪葉片用第三代單晶高溫合金DD90”，計劃完成時間為2021年。

2、主要工作過程

起草(草案、調研)階段:計劃下達后，2021年6月標準化技術委員會組織各起草

單位成立了起草工作組，由中國科學院金屬研究所為組長單位（或XXXXX牽

頭成立了標準編制工作組），負責主要起草工作。鑒于高溫合金母合金是直接影

響決定后期棒材性能和質量的主要因素，工作組內部討論決定，將標準名稱更改

為《第三代單晶高溫合金DD90N》工作組對國內外DD90N單晶高溫合金母合金

技術現(xiàn)狀與發(fā)展情況進行全面調研，同時廣泛搜集相關標準和國內外技術資料，

進行了大量的研究分析、資料查證工作，結合實際應用經(jīng)驗，進行全面總結和歸

納，在此基礎上編制出《第三代單晶高溫合金DD90N》標準草案初稿。經(jīng)工作

組及有關專家研討后，對標準草案初稿進行了認真的修改，于2021年10月形成

了標準征求意見稿及其編制說明等相關附件，報標準化技術委員會秘書處。

征求意見階段:

審查階段:

報批階段:

注意：如果標準草案涉及專利，在標準制修