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(biāo)準(zhǔn)

編制說明

（征求意見稿）

一、工作簡況

1、任務(wù)來源

本項目是依據(jù)中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)委員會材試標(biāo)字[2021]196號文：關(guān)

于CSTM標(biāo)準(zhǔn)《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(diào)研)階段:計劃下達(dá)后，2021年6月標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會組織各起草

單位成立了起草工作組，由中國科學(xué)院金屬研究所為組長單位（或XXXXX牽

頭成立了標(biāo)準(zhǔn)編制工作組），負(fù)責(zé)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(zhì)量的主要因素，工作組內(nèi)部討論決定，將標(biāo)準(zhǔn)名稱更改

為《第三代單晶高溫合金DD90N》工作組對國內(nèi)外DD90N單晶高溫合金母合金

技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展情況進行全面調(diào)研，同時廣泛搜集相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)外技術(shù)資料，

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

納，在此基礎(chǔ)上編制出《第三代單晶高溫合金DD90N》標(biāo)準(zhǔn)草案初稿。經(jīng)工作

組及有關(guān)專家研討后，對標(biāo)準(zhǔn)草案初稿進行了認(rèn)真的修改，于2021年10月形成

了標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿及其編制說明等相關(guān)附件，報標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)草案涉及專利，在標(biāo)準(zhǔn)制修訂過程中的任何階段，均應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)

制修訂的組織或者個人在標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)由中國科學(xué)院金屬研究所、XXXXX、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)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(diào)工作，負(fù)責(zé)對各階段標(biāo)準(zhǔn)

的審核;XXXX為本標(biāo)準(zhǔn)主要執(zhí)筆人，負(fù)責(zé)本標(biāo)準(zhǔn)的具體起草與編制;XXXX、

XXXX、XXXX負(fù)責(zé)國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)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(jié)和歸納；XXXX負(fù)責(zé)對國內(nèi)外產(chǎn)品和技

術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展情況進行全面調(diào)研，XXXX負(fù)責(zé)對各方面的意見及建議進行歸

納、整理。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則

本文件在制定/修訂過程中，遵循“面向市場、服務(wù)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(biāo)準(zhǔn)修訂與技術(shù)創(chuàng)新、試驗驗證、產(chǎn)業(yè)

推進、應(yīng)用推廣相結(jié)合，本著先進性、科學(xué)性、合理性和可操作性以及標(biāo)準(zhǔn)的目

標(biāo)、統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性和規(guī)范性的原則來進行本標(biāo)準(zhǔn)的制定/修

訂工作。

本文件在起草過程中主要按GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分:標(biāo)準(zhǔn)

的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則》的要求編寫。在確定本標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)指標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)

上的先進性和合理性。

三、主要內(nèi)容說明

1、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

1.1標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)容、尺寸、重量、技

術(shù)要求、冶煉方式、試驗方法、檢驗規(guī)則、包裝、標(biāo)志、質(zhì)量證明書、運輸與

貯存。

本文件適用于采用真空感應(yīng)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(shù)條件質(zhì)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(nèi)容

按本文件訂貨的合同或訂單應(yīng)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(guān)，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(dǎo)致凝固偏析加劇。另外尺寸過大也易導(dǎo)致

合金棒中形成縮孔等缺陷，所以根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)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(dǎo)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(zhì)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(nèi)部的

質(zhì)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(diào)研各生產(chǎn)廠家及用戶得到，并且參考了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，其允

許的最大孔徑為6mm。

1.6技術(shù)要求

1.6.1原材料

材料的純度對力學(xué)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(zhì)元素，會顯著影響合金的力學(xué)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(zhì)元素去除到遠(yuǎn)

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(zhì)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(yīng)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(yīng)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(xué)成分

合金成分的控制是保證高溫合金力學(xué)性能的關(guān)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(xué)，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(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)實驗結(jié)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(zhì)元素，雜質(zhì)

元素會顯著的影響高溫合金的力學(xué)性能，本文件中不僅對高溫合金中雜質(zhì)元素種

類及含量進行了控制，還有對某些雜質(zhì)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(xué)性能

DD490N單晶高溫合金的力學(xué)性能主要是以將其制備的成單晶試棒來進行力

學(xué)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(xué)性能，根據(jù)相關(guān)

的文獻報道，試樣主應(yīng)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(xué)性能大幅降低。

熱處理是調(diào)整高溫合金中γ?沉淀相尺寸與體積分?jǐn)?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(xué)性能的優(yōu)勢。

由于高溫合金中的力學(xué)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(xué)性能進行測試，從而反映合金典型的力學(xué)

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(zhì)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(fēng)險，有利于合金的質(zhì)量穩(wěn)定

性，從而有利于高溫合金零部件質(zhì)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(zhì)，所以應(yīng)該切除。

二次縮孔夾雜較少，可以部分保留。

1.6.8產(chǎn)品標(biāo)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(yīng)標(biāo)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(xué)成分、力學(xué)性能、電子空位數(shù)、外觀質(zhì)量、浮渣及

合金錠產(chǎn)品標(biāo)識等檢驗方法，均需要采用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或雙方協(xié)商確定的其他方法

進行，以保證檢測結(jié)果的可靠性。

1.7.1化學(xué)成分

1.7.1.1合金的主元素（質(zhì)量分?jǐn)?shù)≧0.1%）的檢驗按HB20241.3~20241.9

《高溫合金化學(xué)成分光譜分析方法》的規(guī)定進行。

1.7.1.2微量元素（質(zhì)量分?jǐn)?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(xué)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(xué)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(xué)性能的關(guān)鍵指標(biāo)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(gòu)件設(shè)計選材的重要依據(jù)，是表現(xiàn)出合金高溫力學(xué)性

能的關(guān)鍵指標(biāo)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(zhì)量采用目視或相應(yīng)精度的量具進行檢驗。

1.7.7產(chǎn)品標(biāo)識

合金錠產(chǎn)品標(biāo)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(zhì)量一致性檢驗項目、取樣數(shù)量、取樣部位以及相應(yīng)要求和檢驗方法的章

條號應(yīng)符合表1規(guī)定。

1.8.2判定和復(fù)驗規(guī)則

1.8.2.1化學(xué)成分分析結(jié)果不合格時，該爐母合金判為不合格。

1.8.2.2力學(xué)性能某項檢驗結(jié)果不合格時，若因冶金缺陷、斷晶、斜晶、等

軸晶等導(dǎo)致的力學(xué)性能不合格，則判定試驗結(jié)果無效，剔除該支試棒，應(yīng)從同

組定向試棒中重新取樣進行試驗。若試驗結(jié)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(fù)驗，檢驗結(jié)果應(yīng)全部合格。若復(fù)檢結(jié)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(xué)性能試驗；檢驗結(jié)果應(yīng)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(zhì)含量的一個指標(biāo)，當(dāng)浮渣超標(biāo)時，這些浮渣會進入到合金錠中，最終影響合

金的力學(xué)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(dāng)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?qū)е聼o法使用，故合金錠可判定不合格。

1.8.2.5產(chǎn)品標(biāo)識不合格時，有可能存在不同牌號的合金混在一起的風(fēng)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(xué)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(zhì)量逐支—目視

7產(chǎn)品標(biāo)識逐支—目視

檢驗力學(xué)性能時，供方應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)是在企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及型號標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)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(biāo)進行

了驗證見表2。

表2DD490N單晶高溫合金主要性能指標(biāo)試驗值與標(biāo)準(zhǔn)值對比表

主要技術(shù)指標(biāo)檢驗批試驗值標(biāo)準(zhǔn)值比對結(jié)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(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況

本標(biāo)準(zhǔn)不涉及專利問題。

六、預(yù)期達(dá)到的社會效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況

本標(biāo)準(zhǔn)于2021年首次發(fā)布，此次制定，充分納入和反映了當(dāng)今新產(chǎn)品、新

技術(shù)、新工藝的先進技術(shù)成果，為DD490N單晶高溫合金母合金的推廣應(yīng)用提

供了有力的技術(shù)支撐，為指導(dǎo)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(shù)性能、安全可靠性及環(huán)保性能。

通過標(biāo)準(zhǔn)的制定和實施，將促進技術(shù)創(chuàng)新，增強產(chǎn)品的國內(nèi)外市場競爭力，

同時為推進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化升級創(chuàng)造條件，對規(guī)范市場競爭，引導(dǎo)市場良性

發(fā)展，加快我國高品質(zhì)高溫合金制備技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)體系中的位置，與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及標(biāo)準(zhǔn)，特別是強

制性標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性

本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。

九、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

無

十、標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)的建議說明

建議本標(biāo)準(zhǔn)的性質(zhì)為推薦性標(biāo)準(zhǔn)。

十一、貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議

一般情況下，建議本標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)發(fā)布6個月后實施。

十二、廢止或代替現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議

無

十三、其他應(yīng)予說明的事項

無

《DD490N單晶高溫合金母合金》團體標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)

編制說明

（征求意見稿）

一、工作簡況

1、任務(wù)來源

本項目是依據(jù)中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)委員會材試標(biāo)字[2021]196號文：關(guān)

于CSTM標(biāo)準(zhǔn)《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(diào)研)階段:計劃下達(dá)后，2021年6月標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會組織各起草

單位成立了起草工作組，由中國科學(xué)院金屬研究所為組長單位（或XXXXX牽

頭成立了標(biāo)準(zhǔn)編制工作組），負(fù)責(zé)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(zhì)量的主要因素，工作組內(nèi)部討論決定，將標(biāo)準(zhǔn)名稱更改

為《第三代單晶高溫合金DD90N》工作組對國內(nèi)外DD90N單晶高溫合金母合金

技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展情況進行全面調(diào)研，同時廣泛搜集相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)外技術(shù)資料，

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

納，在此基礎(chǔ)上編制出《第三代單晶高溫合金DD90N》標(biāo)準(zhǔn)草案初稿。經(jīng)工作

組及有關(guān)專家研討后，對標(biāo)準(zhǔn)草案初稿進行了認(rèn)真的修改，于2021年10月形成

了標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿及其編制說明等相關(guān)附件，報標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)草案涉及專利，在標(biāo)準(zhǔn)制修