《航空工程材料（活頁式）》 課件匯 葛志宏 8 超高強(qiáng)度鋼- 16 碳碳復(fù)合材料

第9講超高強(qiáng)度鋼概述超高強(qiáng)度鋼現(xiàn)在已發(fā)展成為應(yīng)用范圍很廣的一類重要鋼種，如今已大量應(yīng)用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、飛機(jī)起落架、防彈鋼板等性能有特殊要求的領(lǐng)域。隨著潔凈化、微合金和控軋控冷等先進(jìn)冶金技術(shù)在鋼鐵企業(yè)的逐步推廣和應(yīng)用，鋼材的品質(zhì)得到了大幅度提高，發(fā)達(dá)國(guó)家正在研制相當(dāng)于目前常用鋼材抗拉強(qiáng)度數(shù)倍的超高強(qiáng)度鋼。這種鋼具有超細(xì)化、超潔凈、超均質(zhì)的組織和成分的特征，以及超高強(qiáng)度和超高韌性的特點(diǎn)。超高強(qiáng)度鋼與普通結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度的界限目前尚無統(tǒng)一規(guī)定，習(xí)慣上是將室溫抗拉強(qiáng)度超過1,400MPa、屈服強(qiáng)度大于1,200MPa

的鋼稱為超高強(qiáng)度鋼。概述超高強(qiáng)度鋼：屈服強(qiáng)度σb>1400Mpa，σs>1200Mpa。用途飛機(jī)起落架、機(jī)身骨架火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體常規(guī)武器某些零件高壓容器

要求合適的塑性一定的沖擊抗力一定的斷裂韌性較高的高周、

低周疲勞抗力較高的缺口強(qiáng)度較高的缺口塑性適當(dāng)?shù)目珊感驭襜越高，其缺口強(qiáng)度越低，表明超高強(qiáng)度鋼對(duì)缺口和表面缺陷的敏感性。KIC由材料本質(zhì)決定，并隨鋼基體所固溶C含量增高而降低。概述基本設(shè)計(jì)原則之組織的設(shè)計(jì)較高強(qiáng)度的要求：σb>1400MPa在超高強(qiáng)度的情況下需要一定的塑韌性基體必須為馬氏體組織C含量不能太高基體組織：低碳位錯(cuò)馬氏體概述

由于不同的成分的合金，其塑韌性不一樣，所要改善的方向也不一樣，因此其所需要改善的方向也不一樣，對(duì)于超高強(qiáng)度鋼來說總結(jié)起來可歸納為：為得到優(yōu)異的強(qiáng)韌性配合，M的C含量<0.30%因?yàn)殇撝笑?Fe的過飽和間隙固溶的強(qiáng)度是最有效的。但如果所固溶的C量低于0.25％時(shí)，幾乎不存在點(diǎn)陣畸變，每固溶0.10％C所引起的σs增高300Mpa，但固溶較多的C將會(huì)得不到合適的塑性、韌性；且回火馬氏體硬度下降更猛；也不利于焊接。為改善回火后的塑韌性，加入Si提高回火抗力因?yàn)镾i在這方面有很好的表現(xiàn)，固溶2.0％Si，便可有效的推遲ε到θ的轉(zhuǎn)變，使ε-碳化物保持彌散均勻分布狀態(tài)，并將第一類回火脆的發(fā)生推移到更高的溫度。C含量較低時(shí)，主要組織為位M，需加入合金形成金屬間化合物，起彌散強(qiáng)化作用。超低C馬氏體所具有的可動(dòng)螺位錯(cuò)難以分解，易發(fā)生交叉滑移，所以其是個(gè)高塑性相，因此需要添加二次強(qiáng)化相來強(qiáng)化它，沉淀硬化相顯然不是碳化物，因此是加入合金元素形成金屬間化合物。加強(qiáng)碳化合物形成元素，高溫回火彌散析出強(qiáng)化細(xì)化馬氏體條，束嚴(yán)格控制P、S含量；以及變形熱處理概述超高強(qiáng)度鋼的發(fā)展

超高強(qiáng)度合金鋼是為滿足某些特殊要求發(fā)展起來的，按其物理冶金學(xué)特點(diǎn)，超高強(qiáng)度鋼大體可以分為低合金超高強(qiáng)度鋼、二次硬化超高強(qiáng)度鋼和馬氏體時(shí)效鋼。典型的低合金超高強(qiáng)度鋼是AISI

4340

和D6AC；典型的二次硬化型中，合金超高強(qiáng)度鋼是HY180

和AF1410，由于馬氏體時(shí)效鋼屬高合金鋼。

超高強(qiáng)度鋼是應(yīng)用范圍很廣的一類重要鋼種，大量應(yīng)用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、飛機(jī)起落架、防彈鋼板等性能有特殊要求的領(lǐng)域。超高強(qiáng)度鋼的定義和分類超高強(qiáng)度鋼低合金超高強(qiáng)度鋼中合金超高強(qiáng)度鋼高合金超高強(qiáng)度鋼馬氏體時(shí)效鋼沉淀硬化不銹鋼Ni-4Co型超高強(qiáng)度鋼超高強(qiáng)度鋼的定義和分類1.低合金超高強(qiáng)度鋼（Low-alloyultra-highstrengthsteel）是由調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼發(fā)展起來的，含碳量一般在0.3～0.5％，合金元素總含量小于5％，其作用是保證鋼的淬透性，提高馬氏體的抗回火穩(wěn)定性和抑制奧氏體晶粒長(zhǎng)大，細(xì)化鋼的顯微組織。常用元素有鎳、鉻、硅、錳、鉬、釩等。通常在淬火和低溫回火狀態(tài)下使用，顯微組織為回火板條馬氏體，具有較高的強(qiáng)度和韌性。如采用等溫淬火工藝，可獲得下貝氏體組織或下貝氏體與馬氏體的混合組織，也可改善韌性?！@類鋼合金元素含量低，成本低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，廣泛用于制造飛機(jī)大梁、起落架構(gòu)件、發(fā)動(dòng)機(jī)軸、高強(qiáng)度螺栓、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體和化工高壓容器等。超高強(qiáng)度鋼的定義和分類2.中合金超高強(qiáng)度鋼（Medium-alloyultra-highstrengthsteel）熱作模具鋼的改型鋼，典型鋼種有4Cr5MoSiV鋼。這類鋼的含碳量約0.4％，合金元素總含量約8％，具有較高的淬透性；一般零件經(jīng)高溫奧氏體化后，空冷即可獲得馬氏體組織，500～550℃回火時(shí)，由于碳化物沉淀產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)，而達(dá)到較高的強(qiáng)度。※※這類鋼的特點(diǎn)是回火穩(wěn)定性高，在500℃左右條件下使用，仍有較高的強(qiáng)度，一般用于制造飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件、高強(qiáng)度螺栓。超高強(qiáng)度鋼的定義和分類Aermet100是目前綜合性能最高的超高強(qiáng)度鋼，是新一代軍事裝備中關(guān)鍵器件的首選材料，美國(guó)己成功地將其應(yīng)用在最先進(jìn)的F/A-22戰(zhàn)斗機(jī)起落架和F-18艦載機(jī)的起落架上。以Aermet100為材料的F/A-22起落架超高強(qiáng)度鋼的定義和分類高強(qiáng)度螺栓就是可承受的載荷比同規(guī)格的普通螺栓要大。普通螺栓的材料是Q235（即A3）制造的。1）淬火:第一次950℃2）第二次850℃,空冷;3）回火200℃,水冷、空冷。18Cr2Ni4W螺栓超高強(qiáng)度鋼的定義和分類3.馬氏體時(shí)效鋼（maragingsteel）

典型鋼種有18Ni馬氏體時(shí)效鋼，含碳小于0.03％,鎳約18％，鈷8％。根據(jù)鉬和鈦含量不同，鋼的屈服強(qiáng)度分別可達(dá)到140、175和210kgf/mm2。從820～840℃固溶處理冷卻到室溫時(shí)，轉(zhuǎn)變成微碳Fe-Ni馬氏體組織，其韌性較Fe-C馬氏體為高，通過450～480℃時(shí)效，析出部分共格金屬間化合物相(Ni3Ti、Ni3Mo),達(dá)到較高的強(qiáng)度。超高強(qiáng)度鋼的定義和分類3.馬氏體時(shí)效鋼（maragingsteel）鎳可使鋼在高溫下得到單相奧氏體，并在冷卻到室溫時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗囫R氏體，而具有較高的塑性。同時(shí)鎳也是時(shí)效強(qiáng)化元素。鈷能使鋼的馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度升高，避免形成大量殘留奧氏體。這類鋼的特點(diǎn)是強(qiáng)度高，韌性高，屈強(qiáng)比高，焊接性和成形性良好；加工硬化系數(shù)小，熱處理工藝簡(jiǎn)單，尺寸穩(wěn)定性好，常用于制造航空器、航天器構(gòu)件和冷擠、冷沖模具等。超高強(qiáng)度鋼的定義和分類4.沉淀硬化不銹鋼（PHstainlesssteel）

簡(jiǎn)稱PH不銹鋼，是在不銹鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的具有抗腐蝕性能的超高強(qiáng)度鋼。合金元素總含量約為22～25％。按高溫固溶處理后冷至室溫時(shí)顯微組織的不同，可分為奧氏體型、半奧氏體型和馬氏體型三類。

典型鋼種有0Cr17Ni7Al和0Cr15Ni7Mo2Al,抗拉強(qiáng)度約為160kgf/mm2。這類鋼有良好的耐蝕性、抗氧化性。鋼的強(qiáng)化是通過固溶處理、冷處理或形變后再時(shí)效，析出彌散沉淀相而實(shí)現(xiàn)的。

這類鋼主要用于制造高應(yīng)力耐腐蝕的化工設(shè)備零件、航空器結(jié)構(gòu)件和高壓容器等（見不銹耐酸鋼）。超高強(qiáng)度鋼的定義和分類5.Ni-4Co型超高強(qiáng)度鋼含9％鎳使鋼固溶強(qiáng)化和提高韌性，加4％鈷的作用在于盡量減少鋼中殘留奧氏體量，鉬和鉻是為了產(chǎn)生沉淀硬化效應(yīng)。含碳0.20～0.30％時(shí)，抗拉強(qiáng)度可達(dá)130～160kgf/mm2,斷裂韌度達(dá)400kgf/mm2以上。綜合性能好，抗應(yīng)力腐蝕性高，具有良好的工藝性能，常用于航空、航天工業(yè)。超高強(qiáng)度鋼的發(fā)展科學(xué)在發(fā)展，航空工業(yè)在前進(jìn)，航空材料研究也進(jìn)入了新的發(fā)展階段，新材料不斷涌現(xiàn)?，F(xiàn)在我國(guó)有了更好的超高強(qiáng)度鋼，GC-4鋼完成了它的歷史使命，光榮“退役”了，但它是中國(guó)航空材料發(fā)展史上第一個(gè)中國(guó)自己的超高強(qiáng)度鋼，是中國(guó)航空工業(yè)史上的“功勛”材料。常用超高強(qiáng)度鋼實(shí)例起落架是飛機(jī)上重要而特別的部件，它不參與機(jī)體的結(jié)構(gòu)和性能，卻極大地影響飛機(jī)的使用和安全。30CrMnSiNi2A是我國(guó)廣泛使用的一種綜合性能良好的低合金超高強(qiáng)度鋼，主要用于制造飛機(jī)起落架、機(jī)翼、發(fā)動(dòng)機(jī)殼等受力結(jié)構(gòu)件，及高壓連接件和高扭短軸零件。常用超高強(qiáng)度鋼實(shí)例30CrMnSiNi2A屬于低合金超高強(qiáng)度鋼，經(jīng)熱處理后可獲得高的強(qiáng)度、好的塑性和韌性、良好的抗疲勞性能和斷裂韌度、低的疲勞裂紋擴(kuò)展速率。主要用途用于航空工業(yè)，制造飛機(jī)結(jié)構(gòu)件，可減少構(gòu)件重量。常用超高強(qiáng)度鋼實(shí)例

為了抑制低合金超高強(qiáng)度鋼回火脆性，1952年美國(guó)國(guó)際鎳公司開發(fā)了300M鋼。該鋼通過添加了1~2％的硅來提高回火溫度（260~315℃），并可抑制馬氏體回火脆性。300M鋼在1966年后作為美國(guó)的軍機(jī)和主要民航飛機(jī)的起落架材料而獲廣泛的應(yīng)用，F(xiàn)-15、F-16、DC-10、MD-11等軍用戰(zhàn)斗機(jī)都采用了300M鋼，此外波音747等民用飛機(jī)的起落架及波音767飛機(jī)機(jī)翼的襟滑軌、縫翼管道等也采用300M鋼制造。常用超高強(qiáng)度鋼實(shí)例

盡管以4340和300M鋼為代表的低合金超高強(qiáng)度鋼具有高強(qiáng)度，但它們的斷裂韌性和抗應(yīng)力腐蝕能力都比較差，因而其應(yīng)用受到了一定的限制。美國(guó)于60年代初開始研制D6AC，由AISI4340鋼改進(jìn)而成，被廣泛用于制造戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)殼體及飛機(jī)結(jié)構(gòu)件。到了70年代中期，D6AC逐漸取代了其它合金結(jié)構(gòu)鋼，成為一種制造固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的專用鋼種。

美國(guó)新型地空導(dǎo)彈“愛國(guó)者”，小型導(dǎo)彈“紅眼睛”，大中型導(dǎo)彈“民兵”、“潘興”、“北極星”、“大力神”等，美國(guó)航天飛機(jī)的φ3.7m助推器殼體也采用D6AC鋼制造。D6AC還曾用于制造F-111飛機(jī)的起落架和機(jī)翼軸等。第6講鋁及其合金目錄123鋁及其合金性能特點(diǎn)鋁合金的分類鋁合金的熱處理4鋁合金的牌號(hào)、性能及用途概述在工業(yè)生產(chǎn)中，通常把鐵及其合金稱為黑色金屬，把其他非鐵金屬及其合金稱為有色金屬。

有色金屬及其合金

概述有色金屬的產(chǎn)量和用量不如黑色金屬多，但由于其具有許多優(yōu)良的特性，如特殊的電、磁、熱性能，耐蝕性能及高的比強(qiáng)度(強(qiáng)度與密度之比)等，已成為現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的金屬材料.材料占汽車凈重比AlFe塑料其它橡膠磁材料玻璃聚碳酸酯Ti碳纖維各種材料在先進(jìn)汽車中占的重量百分比一、鋁及其合金性能特點(diǎn)純鋁具有銀白色金屬光澤，密度小(2.72)，熔點(diǎn)低(660.4℃),導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能優(yōu)良。耐大氣腐蝕，易于加工成形。具有面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無磁性。鋁合金制造的機(jī)翼一、鋁及其合金性能特點(diǎn)鋁合金既具有高強(qiáng)度又保持純鋁的優(yōu)良特性。鋁合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外還有Cr、Ni、Ti、Zr等輔加元素。

鋁合金型材鋁鑄件二、鋁合金的分類可將鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。變形鋁合金又分為可熱處理強(qiáng)化和不可熱處理強(qiáng)化兩類.鋁合金分類示意圖三、鋁合金的熱處理

并淬火后獲得過飽和的單相固溶體組織的處理。時(shí)效是指將過飽和的固溶體加熱到固溶線以下某溫度保溫，以析出彌散強(qiáng)化相的熱處理。

可熱處理強(qiáng)化變形鋁合金的熱處理方法：固溶處理+時(shí)效。固溶處理是指將合金加熱到固溶線以上，保溫加熱固溶淬火過飽和時(shí)效析出三、鋁合金的熱處理在室溫下進(jìn)行的時(shí)效稱自然時(shí)效；在加熱條件下進(jìn)行的時(shí)效稱人工時(shí)效。時(shí)效強(qiáng)化效果與加熱溫度和保溫時(shí)間有關(guān)。

溫度一定時(shí)，隨時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)，時(shí)效曲線上出現(xiàn)峰值，超過峰值時(shí)間，析出相聚集長(zhǎng)大，強(qiáng)度下降，為過時(shí)效。隨時(shí)效溫度提高，峰值強(qiáng)度下降，出現(xiàn)峰值的時(shí)間提前。含4%Cu鋁合金的時(shí)效曲線時(shí)效時(shí)間/d時(shí)效時(shí)間屈服強(qiáng)度時(shí)效峰過時(shí)效亞時(shí)效鋁合金的熱處理四.鋁合金的牌號(hào)、性能及用途按GB/T16474-2011規(guī)定，變形鋁及鋁合金的牌號(hào)采用四位數(shù)字體系，第一、三、四為阿拉伯?dāng)?shù)字，第二位為英文大寫字母（C\I\L\N\O\P\Q\Z字母除外）。牌號(hào)的第一位數(shù)字表示鋁及其合金的組別，如下表所示。除改型合金外，鋁合金組別按主要合金原始（6xxx系按Mg2Si）來確定。鋁及其合金的組別組別牌號(hào)系列純鋁（鋁含量不小于99.0%）1xxx以Cu為主要合金元素的鋁合金2xxx以Mn為主要合金元素的鋁合金3xxx以Si為主要合金元素的鋁合金4xxx以Mg為主要合金元素的鋁合金5xxx以Mg、Si為主要合金元素的鋁合金6xxx以Zn為主要合金元素的鋁合金7xxx以其它為主要合金元素的鋁合金8xxx四.鋁合金的牌號(hào)、性能及用途

4.1變形鋁合金⑴變形鋁及鋁合金牌號(hào)表示方法按GB/T16474-2011規(guī)定，變形鋁合金的牌號(hào)用2xxx~8xxx系列表示。牌號(hào)的最后兩位數(shù)字沒有特殊意義，僅用來區(qū)分同一組不同的鋁合金。牌號(hào)的第二位字母表示原始合金的改型情況。如果牌號(hào)第二位字母是A，則表示原始合金；若是B~Y的其他字母，則表示為原始合金的改型合金。變形鋁合金的新舊牌號(hào)對(duì)照表如教材所示。四.鋁合金的牌號(hào)、性能及用途4.1變形鋁合金⑴變形鋁及鋁合金牌號(hào)表示方法根據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)定，變形鋁及鋁合金可直接引用國(guó)際四位數(shù)字體系牌號(hào)或采用國(guó)標(biāo)規(guī)定的四位字符牌號(hào)。全世界鋁的用量百萬噸四.鋁合金的牌號(hào)、性能及用途GB3190-82中的舊牌號(hào)仍可繼續(xù)使用，表示方法為:

防銹鋁合金：LF+序號(hào)

硬鋁合金：LY+序號(hào)

超硬鋁合金：LC+序號(hào)

鍛鋁合金：LD+序號(hào)鋁合金波紋管鋁合金制品鋁是可以回收利用的金屬四.鋁合金的牌號(hào)、性能及用途⑵常用變形鋁合金①防銹鋁合金主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。Mn和Mg主要作用是衛(wèi)星天線（LF2）

提高抗蝕能力和塑性，并起固溶強(qiáng)化作用。防銹鋁合金鍛造退火后組織為單相固溶體，抗蝕性、焊接性能好，易于變形加工，但切削性能差。不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，常利用加工硬化提高其強(qiáng)度。四.鋁合金的牌號(hào)、性能及用途汽化器(熱交換管為L(zhǎng)F21)常用的Al-Mn系合金有LF21（3A21），其抗蝕性和強(qiáng)度高于純鋁，用于制造油罐、油箱、管道、鉚釘?shù)刃枰獜澢?、沖壓加工的零件。常用的Al-Mg系合金有LF5（5A05），其密度比純

鋁小，強(qiáng)度比Al-Mn合金高，在航空工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，如制造管道、容器、鉚釘及承受中等載荷的零件。四.鋁合金的牌號(hào)、性能及用途②硬鋁合金主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn?？蛇M(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化，也可進(jìn)行變形強(qiáng)化。強(qiáng)度、硬度高，加工性能好，耐蝕性低于防銹鋁。常用硬鋁合金如LY11(2A11)、LY12(2A12)等，用于制造沖壓件、模鍛件和鉚接件，如螺旋槳、梁、鉚釘?shù)?

飛機(jī)翼梁(腹板為硬鋁合金)四.鋁合金的牌號(hào)、性能及用途③超硬鋁合金屬Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量Cr和Mn。時(shí)效強(qiáng)化效果超過硬鋁合金.熱態(tài)塑性好，但耐蝕性差。常用合金有LC4(7A04)、LC9(7A09)等，主要用于工作溫度較低、受力較大的結(jié)構(gòu)件,如飛機(jī)大梁、起落架等.飛機(jī)主起落架四.鋁合金的牌號(hào)、性能及用途④鍛鋁合金Al-Cu-Mg-Si系合金可鍛性好，力學(xué)性能高，用于形狀復(fù)雜的鍛件和模鍛件，如噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉輪、導(dǎo)風(fēng)輪等.壓氣機(jī)葉片Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐熱鍛鋁合金常用牌號(hào)有LD7(2A70)、LD8(2A80)、LD9(2A90)等。用于制造150~225℃下工作的零件，如壓氣機(jī)葉片、超音速飛機(jī)蒙皮等。四.鋁合金的牌號(hào)、性能及用途美F-117隱身戰(zhàn)斗機(jī)

(所用材料大部分是鋁合金)高比強(qiáng)鋁合金機(jī)翼四.鋁合金的牌號(hào)、性能及用途4.2鑄造鋁合金包括：Al-Si系：代號(hào)為ZL1+兩位數(shù)字順序號(hào)Al-Cu系：代號(hào)為ZL2+兩位數(shù)字順序號(hào)Al-Mg系：代號(hào)為ZL3+兩位數(shù)字順序號(hào)Al-Zn系：代號(hào)為ZL4+兩位數(shù)字順序號(hào)⑴Al-Si系鑄造鋁合金又稱硅鋁明。其中ZL102(ZAlSi12)是含12%Si的鋁硅二元合金，稱為簡(jiǎn)單硅鋁明.577℃12.7%四.鋁合金的牌號(hào)、性能及用途在普通鑄造條件下，ZL102組織幾乎全部為共晶體，由粗針狀的硅晶體和

固溶體組成，強(qiáng)度和塑性都較差。生產(chǎn)上通常用鈉鹽變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，得到細(xì)小均勻的共晶體加一次

固溶體組織，以提高性能。未變質(zhì)處理

經(jīng)變質(zhì)處理

ZL102的鑄態(tài)組織四.鋁合金的牌號(hào)、性能及用途加入其他合金元素的鋁硅鑄造合金稱復(fù)雜(或特殊)硅鋁明。Al-Si系鑄造鋁合金的鑄造性能好，具有優(yōu)良的耐蝕性、耐熱性和焊接性能。活塞(裙部為鋁硅合金)用于制造飛機(jī)、儀表、電動(dòng)機(jī)殼體、汽缸體、風(fēng)機(jī)葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞等。四.鋁合金的牌號(hào)、性能及用途⑵Al-Cu系鑄造鋁合金這類合金的耐熱性好，強(qiáng)度較高；但密度大，鑄造性能、耐蝕性能差，強(qiáng)度低于Al-Si系合金。汽缸頭常用代號(hào)有ZL201(ZAlCu5Mn)、ZL203(ZAlCu4)等。主要用于制造在較高溫度下工作的高強(qiáng)零件，如內(nèi)燃機(jī)汽缸頭、汽車活塞等。四.鋁合金的牌號(hào)、性能及用途⑶Al-Mg系鑄造鋁合金這類合金的耐蝕性好，強(qiáng)度高，密度小；但鑄造性能差,耐熱性低。常用代號(hào)為ZL301(ZAlMg10)、ZL303(ZAlMg5Si1)等.主要用于制造外形簡(jiǎn)單、承受沖擊載荷、在腐蝕性介質(zhì)下工作的零件，如艦船配件、氨用泵體等。鼓風(fēng)機(jī)密封件等(ZL102、301)四.鋁合金的牌號(hào)、性能及用途⑷Al-Zn系鑄造鋁合金這類合金的鑄造性能好，強(qiáng)度較高，可自然時(shí)效強(qiáng)化；但密度大，耐蝕性較差。大型空壓機(jī)活塞(ZL401)常用代號(hào)為ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等.主要用于制造形狀復(fù)雜受力較小的汽車、飛機(jī)、儀器零件。四.鋁合金的牌號(hào)、性能及用途合金牌號(hào)舉例牌號(hào)含義性能用途鋁合金LF55號(hào)防銹鋁合金耐蝕、塑性好冷成型件LY1111號(hào)硬鋁合金強(qiáng)硬度高沖壓模鍛件LC44號(hào)超硬鋁合金高強(qiáng)受力大結(jié)構(gòu)件LD77號(hào)鍛鋁合金可鍛、耐溫鍛件ZL1022號(hào)Al-Si鑄造合金耐蝕,鑄造性好汽缸、活塞ZL2011號(hào)Al-Cu鑄造合金耐熱,強(qiáng)度較高較高溫高強(qiáng)件ZL3011號(hào)Al-Mg鑄造合金耐蝕,高強(qiáng)艦船配件ZL4011號(hào)Al-Zn鑄造合金高強(qiáng),鑄造性好汽車飛機(jī)零件鈦合金TC44號(hào)+型鈦合金高強(qiáng),耐蝕,耐熱<400℃航空件四.鋁合金的牌號(hào)、性能及用途謝謝大家！第7講鈦及其合金目錄123鈦合金的性能及分類鈦合金的發(fā)展與應(yīng)用工業(yè)純鈦簡(jiǎn)介1791年，英國(guó)牧師Gregor發(fā)現(xiàn)了一種新元素。1795年，法國(guó)化學(xué)家克拉普羅特以日耳曼神話中女神坦的名字為它命名“Titanium”，譯成中文就是“鈦”。從此，鈦便進(jìn)入了科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)室?！扳仭钡挠蓙砗?jiǎn)介鈦是一種新金屬，由于它具有一系列優(yōu)異特性，被廣泛用于航空、航天、化工、石油、冶金、輕工、電力、海水淡化、艦艇和日常生活器具等工業(yè)生產(chǎn)中，它被譽(yù)為現(xiàn)代金屬。金屬鈦生產(chǎn)從1948年至今才有半個(gè)世紀(jì)的歷史，它是伴隨著航空和航天工業(yè)而發(fā)展起來的新興工業(yè)。它的發(fā)展經(jīng)受了數(shù)次大起大落，這是因?yàn)殁伵c飛機(jī)制造業(yè)有關(guān)的緣故。但總的說來，鈦發(fā)展的速度是很快的，它超過了任何一種其他有色金屬的發(fā)展速度。這從全世界海綿鈦工業(yè)發(fā)展情況可以看出：海綿鈦生產(chǎn)規(guī)模60年代為60kt/a，70年代為110kt/a，80年代為130kt/a，到1992年已達(dá)140kt/a。1908年挪威和美國(guó)開始用硫酸法生產(chǎn)鈦白，1910年在試驗(yàn)室中第一次用鈉法制得海綿鈦，1948年美國(guó)杜邦公司才用鎂法成噸生產(chǎn)海綿鈦——這標(biāo)志著海綿鈦即鈦工業(yè)化生產(chǎn)的開始。而鈦合金因具有比強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。世界上許多國(guó)家都認(rèn)識(shí)到鈦合金材料的重要性，相繼對(duì)其進(jìn)行研究開發(fā)，并得到了實(shí)際應(yīng)用。中國(guó)鈦工業(yè)起步于20世紀(jì)50年代。1954年，北京有色金屬研究總院開始進(jìn)行海綿鈦的制備工藝研究，1956年國(guó)家把鈦當(dāng)作戰(zhàn)略金屬列入了12年發(fā)展規(guī)劃，1958年在撫順鋁廠實(shí)現(xiàn)了海綿鈦工業(yè)試驗(yàn)，成立了中國(guó)第一個(gè)海綿鈦生產(chǎn)車間，同時(shí)在沈陽有色金屬加工廠成立了中國(guó)第一個(gè)鈦加工生產(chǎn)試驗(yàn)車間。60年代中期開始鈦材的工業(yè)化生產(chǎn)。簡(jiǎn)介一.工業(yè)純鈦工業(yè)純鈦Ti：純鈦密度4.507g/cm3熔點(diǎn)高1688℃具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變:

≤882.5℃為密排六方結(jié)構(gòu)的α相≥882.5℃體心立方結(jié)構(gòu)的β相純鈦比強(qiáng)度高，塑性、低溫韌性和耐蝕性好。鈦在氮?dú)庵屑訜峥砂l(fā)生燃燒，因此鈦在加熱和焊接時(shí)應(yīng)采用氬氣保護(hù)。

-Ti?

-Ti美F-22戰(zhàn)機(jī)約36%重量的零件用鈦合金制造一.工業(yè)純鈦密度小,比強(qiáng)度高（比強(qiáng)度高的特性仍可保持到550～600℃。與高強(qiáng)合金相比，相同強(qiáng)度水平可降低重量40％以上）彈性模量低（120GPa），約為鐵的54％?？估瓘?qiáng)度與其屈服強(qiáng)度接近無磁性、無毒耐熱性能好耐低溫性能好（在液氮溫度下仍有良好的機(jī)械性能，強(qiáng)度高而仍保持良好的塑性及韌性）耐腐蝕性能(鈍化層（TiO2）,納米尺度，室溫下長(zhǎng)大極慢)導(dǎo)熱系數(shù)?。ū辱F低4.5倍）抗阻尼性能強(qiáng)吸氣性能（儲(chǔ)氣、干燥）一.工業(yè)純鈦特點(diǎn)：一種銀白色的金屬是很活潑的元素。有很好的鈍化性能，鈍化膜很穩(wěn)定，在許多環(huán)境中表現(xiàn)出很好的耐蝕性。有“耐海水腐蝕之王”之稱。高溫下，鈦的化學(xué)活性很高，能與鹵素、氧、氮、碳、硫等元素發(fā)生劇烈反應(yīng)。鈦一般不發(fā)生孔蝕；除在幾種個(gè)別介質(zhì)（如發(fā)煙硝酸、甲醇溶液）中，也不發(fā)生晶間腐蝕；鈦的應(yīng)力腐蝕破裂敏感性小，具有抗腐蝕疲勞的性能，耐縫隙腐蝕性能良好。

一.工業(yè)純鈦根據(jù)雜質(zhì)含量，鈦分為高純鈦（純度達(dá)99.9%）和工業(yè)純鈦（純度達(dá)99.5%）。工業(yè)純鈦有三個(gè)牌號(hào)，分別用TA＋順序號(hào)數(shù)字1、2、3表示，數(shù)字越大，純度越低。雜質(zhì)含量對(duì)鈦的性能影響很大，少量雜質(zhì)可顯著提高鈦的強(qiáng)度，故工業(yè)純鈦強(qiáng)度較高，接近高強(qiáng)鋁合金的水平。一.工業(yè)純鈦純鈦主要用于350℃以下工作、強(qiáng)度要求不高的零件，如石油化工用熱交換器、反應(yīng)器，海水凈化裝置、艦船零部件及飛機(jī)蒙皮等。鈦鋼復(fù)合反應(yīng)釜鈦管換熱器鈦制蒸餾塔二.鈦合金的性能及分類2.1鈦合金純鈦加入合金元素形成鈦合金。鈦合金幾乎都含有鋁。鋁能提高鈦合金的強(qiáng)度、比強(qiáng)度和再結(jié)晶溫度.按退火組織，鈦合金可分為

型鈦合金、

型鈦合金和

+

型鈦合金三類，它們的牌號(hào)分別用TA、TB、TC加順序號(hào)表示。如TA5、TB2、TC4等。其中TA0~TA3為工業(yè)純鈦。鈦合金泵二.鈦合金的性能及分類2.1

鈦合金的特點(diǎn)強(qiáng)度高鈦合金的密度一般在4.5g/cm3左右，僅為鋼的60％，若按單位重量的強(qiáng)度（稱比強(qiáng)度）測(cè)定，鈦合金是鋁合金的1.3倍，鎂合金的1.6倍，不銹鋼的3.5倍，是所有金屬材料中的冠軍。熱強(qiáng)度高使用溫度比鋁合金高幾百度，可在450～500℃的溫度下長(zhǎng)期工作。抗蝕性好耐酸、耐堿、耐大氣腐蝕，對(duì)點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕的抵抗力特別強(qiáng)。二.鈦合金的性能及分類低溫性能好間隙元素極低的鈦合金TA7,在-253℃下還能保持一定的塑性。化學(xué)活性大鈦合金高溫時(shí)化學(xué)活性很高，輕易與空氣中的氫、氧等氣體雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硬化層。導(dǎo)熱系數(shù)小、彈性模量小鈦的導(dǎo)熱系數(shù)約為鎳的1/4，鐵的1/5，鋁的1/14，而各種鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)比鈦的導(dǎo)熱系數(shù)約下降50％。鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2。二.鈦合金的性能及分類2.2

鈦合金的分類鈦合金按組織基體可分為：α合金、(α+β)合金、β合金。中國(guó)分別以TA、TC、TB表示。鈦合金按用途可分為：耐熱合金、高強(qiáng)合金、耐蝕合金(鈦-鉬，鈦-鈀合金等)、低溫合金以及特殊功能合金(鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金)等。

二.鈦合金的性能及分類1、

型鈦合金主加元素為鋁，還有錫、硼等。

不能熱處理強(qiáng)化，通常在退火狀態(tài)下使用,組織為單相

固溶體.

強(qiáng)度低于另兩類鈦合金，但高溫強(qiáng)度、低溫韌性及耐蝕性優(yōu)越.鈦合金氫泵誘導(dǎo)輪鈦合金氫泵殼體二.鈦合金的性能及分類常用牌號(hào)有TA5、TA7等主要用于制造500℃以下工作的零件，如飛機(jī)壓氣機(jī)葉片、導(dǎo)彈的燃料罐、超音速飛機(jī)的蝸輪機(jī)匣及飛船上的高壓低溫容器等。TA5主要用于制造船艦零件。

鈦合金衛(wèi)星框架鈦合金液下泵-Ti合金組織二.鈦合金的性能及分類2、

型鈦合金加入的合金元素有鉬、鉻、釩、鋁等。經(jīng)淬火加時(shí)效處理后，組織為

相基體上分布著細(xì)小的

相粒子。這類合金強(qiáng)度高，但冶煉工藝復(fù)雜，難于焊接，應(yīng)用受到限制。鈦合金管鈦合金管應(yīng)用二.鈦合金的性能及分類

型鈦合金有TB2、TB3、TB4三個(gè)牌號(hào)。主要用于350℃以下工作的結(jié)構(gòu)件和緊固件,如飛機(jī)壓氣機(jī)葉片、軸、彈簧、輪盤等。鈦合金棒β鈦合金眼鏡架鈦離心泵二.鈦合金的性能及分類3、

+

型鈦合金加入的合金元素有鋁、釩、鉬、鉻等。可進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，強(qiáng)度高，塑性好，具有良好的熱強(qiáng)性、耐蝕性和低溫韌性。鈦合金列管式換熱器二.鈦合金的性能及分類

+

型鈦合金共有九個(gè)牌號(hào)，其中以TC4應(yīng)用最廣、用量最大，其經(jīng)過淬火加時(shí)效處理后，組織為

+

+時(shí)效析出的針狀

。α+β鈦合金組織α+β鈦合金組織（電鏡）二.鈦合金的性能及分類

+

型鈦合金主要用于制造400℃以下工作的飛機(jī)壓氣機(jī)葉片、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、火箭和導(dǎo)彈的液氫燃料箱部件及艦船耐壓殼體等.

TC10是在TC4基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具有更高的強(qiáng)度和耐熱性。生物醫(yī)用材料飛機(jī)壓氣機(jī)葉片三.鈦合金的應(yīng)用與發(fā)展目前盡管鈦及其合金應(yīng)用的歷史不長(zhǎng)，但由于它那超眾的性能，已經(jīng)獲得了多個(gè)光榮稱號(hào)。首先榮獲的稱號(hào)就是“空間金屬”。它重量輕、強(qiáng)度大又耐高溫，特別適于制造飛機(jī)和各種航天器。目前世界上生產(chǎn)的鈦及鈦合金，大約有四分之三都用于航空航天工業(yè)。許多原來用鋁合金的部件，都改用了鈦合金。三.鈦合金的應(yīng)用與發(fā)展航空航天電訊器材

醫(yī)療造船工業(yè)

機(jī)械工業(yè)硬質(zhì)合金

3.1

鈦合金的應(yīng)用三.鈦合金的應(yīng)用與發(fā)展俄海軍塞拉II級(jí)鈦合金攻擊核潛艇

潛艇在深海中航行時(shí)，要承受巨大的壓力。下潛得愈深，承受的壓力愈大。核潛艇的外殼采用鈦合金制造，其下潛深度是一般潛艇的兩倍，可達(dá)4500m。如果沒有鈦合金，潛海是不可能達(dá)到這樣的深度的。鈦合金沒有磁性，用它建造的核潛艇不必?fù)?dān)心磁性水雷的攻擊。

三.鈦合金的應(yīng)用與發(fā)展耐熱強(qiáng)度高，做鉆頭耐熱閥，常用于石油工業(yè)三.鈦合金的應(yīng)用與發(fā)展鈦鎳形狀記憶合金

三.鈦合金的應(yīng)用與發(fā)展硬質(zhì)金屬外殼（質(zhì)量輕、耐腐蝕、耐磨損）三.鈦合金的應(yīng)用與發(fā)展①生物相容性等于75%黃金合金。②

使用壽命長(zhǎng)，強(qiáng)度高。③安全、高貴、價(jià)格適中。三.鈦合金的應(yīng)用與發(fā)展1、現(xiàn)代航空中鈦合金使用情況1950年美國(guó)首次在F-84戰(zhàn)斗轟炸機(jī)上用作后機(jī)身隔熱板、導(dǎo)風(fēng)罩、機(jī)尾罩等非承力構(gòu)件。60年代開始鈦合金的使用部位從后機(jī)身移向中機(jī)身、部分地代替結(jié)構(gòu)鋼制造隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構(gòu)件。70年代起，民用機(jī)開始大量使用鈦合金，如波音747客機(jī)用鈦量達(dá)3640公斤以上占機(jī)重28%。隨著加工工藝技術(shù)的發(fā)展，在火箭、人造衛(wèi)星和宇宙飛船上，也用了大量的鈦合金。飛機(jī)越先進(jìn)，使用的鈦越多。美國(guó)F—14A戰(zhàn)斗機(jī)使用的鈦合金，約占機(jī)重的25%；F—15A戰(zhàn)斗機(jī)為25.8%；美國(guó)第四代戰(zhàn)斗機(jī)用鈦量為41%，其F119發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦量為39%，是目前用鈦量最高的飛機(jī)。三.鈦合金的應(yīng)用與發(fā)展三.鈦合金的應(yīng)用與發(fā)展三.鈦合金的應(yīng)用與發(fā)展F22“猛禽”，鈦合金比例高達(dá)39%，后機(jī)身前后梁采用了熱等靜壓鈦合金鑄件結(jié)構(gòu)。三.鈦合金的應(yīng)用與發(fā)展中國(guó)采用鈦合金技術(shù)生產(chǎn)的殲八II戰(zhàn)機(jī)，讓俄羅斯兄弟紅了眼。鈦合金主要應(yīng)用于機(jī)體部位，以抵抗兩臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的高溫。三.鈦合金的應(yīng)用與發(fā)展鈦合金主要用于飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)的制造材料，如鍛造鈦風(fēng)扇、壓氣機(jī)盤和葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、排氣裝置等零件以及飛機(jī)的大梁隔框等結(jié)構(gòu)框架件。此外，波音787機(jī)翼還采用了鈦-石墨復(fù)合材料。三.鈦合金的應(yīng)用與發(fā)展波音飛機(jī)主要機(jī)型的平均用鈦量（單位：噸/架）預(yù)測(cè)至2032年波音公司在中國(guó)將新增客機(jī)數(shù)量5580架。假設(shè)飛機(jī)平均用鈦量30噸/架，通過計(jì)算至2032年，中國(guó)將消耗16.7萬噸鈦，平均每年為8370噸。三.鈦合金的應(yīng)用與發(fā)展寶鋼集團(tuán)研制出了大型飛機(jī)起落架用鋼和鈦合金結(jié)構(gòu)用鋼在飛機(jī)降落時(shí)，起落架要承受強(qiáng)大的沖擊力

三.鈦合金的應(yīng)用與發(fā)展鈦合金零件在先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)上占有相當(dāng)?shù)谋戎?并且呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)集成度愈來愈高、結(jié)構(gòu)愈來愈復(fù)雜的發(fā)展趨勢(shì),在減輕發(fā)動(dòng)機(jī)重量、改善和提高性能等方面發(fā)揮著日益重要的作用。航空發(fā)動(dòng)機(jī)三.鈦合金的應(yīng)用與發(fā)展2、鈦合金的發(fā)展鈦合金研究起源于航空，航空工業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了鈦合金的發(fā)展，航空用鈦合金也形成了自己的體系。航空用鈦合金的研究一直是鈦合金領(lǐng)域中最重要、最活躍的一個(gè)分支，但其發(fā)展也極其艱辛，如高溫鈦合金為克服“熱障”問題，就花費(fèi)了人們十幾年的精力。80年代之前我國(guó)的航空用鈦合金研究是完全仿制，80年代后逐步走向仿制與創(chuàng)新相結(jié)合的研究之路，研究水平并不落后于國(guó)外。三.鈦合金的應(yīng)用與發(fā)展3.航空用鈦合金的重點(diǎn)研究發(fā)展方向航空用鈦合金研究在材料研制部門受到高度重視，取得了可喜進(jìn)展，滿足了航空應(yīng)用研究部門、設(shè)計(jì)部門和應(yīng)用部門的一定需求。材料研制部門研制航空用鈦合金已從仿制走向創(chuàng)新。但鈦合金研究的多、應(yīng)用的少卻是不爭(zhēng)的事實(shí)。近幾年航空用鈦合金的重點(diǎn)研究發(fā)展方向是：1.對(duì)現(xiàn)有高溫鈦合金的成分進(jìn)行調(diào)整并研發(fā)600℃高溫鈦合金。2.進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)阻燃鈦合金和高強(qiáng)高韌損傷容限鈦合金的研究工作,開發(fā)不同強(qiáng)度等級(jí)的實(shí)用鈦合金。3.研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型高強(qiáng)韌鈦合金,為進(jìn)一步提高我國(guó)鈦合金在宇航工業(yè)中大型承力構(gòu)件的應(yīng)用起到積極推動(dòng)的作用。4.用價(jià)格較低的合金元素取代貴的金屬元素或改善加工工藝降低鈦合金成本,擴(kuò)大其使用范圍。謝謝大家！第8講鎂及其合金目錄1234鎂合金鎂合金的分類及牌號(hào)純鎂鎂合金應(yīng)用一.純鎂鎂在地殼中的儲(chǔ)藏量極豐富，其蘊(yùn)藏量為2.1%，僅次于鋁和鐵而占第三位。其特點(diǎn)如下：1、純鎂的比重小，只有1.74，是工業(yè)用金屬中最輕的一種。鎂合金具有比鋁合金更高的比強(qiáng)度，可達(dá)18.8左右。2、鎂的彈性模數(shù)E比較小，在室溫時(shí)E為45000MPa。1.1純鎂的特性一.純鎂3、純鎂的熔點(diǎn)為650土1℃。但鎂在熔化溫度時(shí)極易氧化甚至燃燒，故熔煉技術(shù)比較復(fù)雜。4、鎂具有密排六方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，其塑性變形能力比鋁小。5、純鎂的強(qiáng)度不高，大致與純鋁差不多。6、鎂具有很高的化學(xué)活潑性。其表面氧化鎂薄膜性很脆，而且不如氧化鋁薄膜致密，故鎂在潮濕的空氣中，特別在鹽水中的抗腐蝕性很差。一.純鎂1.2工業(yè)純鎂的牌號(hào)及分類工業(yè)純鎂牌號(hào)用漢語拼音字母M加順序號(hào)表示。如M1、M2、M3。號(hào)數(shù)愈低愈純。純鎂的主要用途是用于制造鎂合金和其他合金的合金元素，以及用在煙火工業(yè)和化學(xué)、石油等工業(yè)部門。工業(yè)純鎂的牌號(hào)及純度牌號(hào)代號(hào)Mg%Fe%Si%Ni%一號(hào)工業(yè)純鎂M199.950.020.01—二號(hào)工業(yè)純鎂M299.920.040.010.001三號(hào)工業(yè)純鎂M399.850.050.030.002

二.鎂合金2.1鎂合金的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)

密度?。僊g1.7

103kg/m3）

比強(qiáng)度高（強(qiáng)度比鋁合金低一般在400MPa以下）

抗震能力高

切削加工性和拋光性能好缺點(diǎn)抗蝕性差（在潮濕大氣、海水、鹽溶液中抗蝕差；但在氫氟酸、鉻酸、堿、礦物油中抗蝕性較好）熔鑄困難冷變形困難（六方金屬）通常鑄造和熱加工后使用鑄造Mg合金的用量比變形Mg合金的用量大二.鎂合金二.鎂合金2.2鎂合金中的合金元素及其作用1、鎂的合金化鎂的合金化原理與鋁的相似，主要是通過加入合金元素，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化、過剩相強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化，以及提高合金的抗蝕性和耐熱性能。常用合金元素主要是鋁、鋅、稀土金屬、鋰、銀、鋯、釷、錳及微量鎳等。固溶強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化是鎂合金的主要強(qiáng)化手段，凡是能在Mg中大量固溶的元素，一般都是鎂合金的有效強(qiáng)化合金元素。二.鎂合金根據(jù)合金元素的作用和極限溶解度，大致分成三類：包晶反應(yīng)類：Zr、Mn；起固溶強(qiáng)化、細(xì)化晶粒、提高抗蝕性和耐熱性的作用。共晶反應(yīng)類：Ag、Al、Zn、Li、Th；是主要合金元素，起固溶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化作用。共晶反應(yīng)型元素是高強(qiáng)度鎂合金的主要合金元素，這類元素在Mg中有較大的溶解度變化，有明顯的時(shí)效硬化效應(yīng)。Mg合金中的主要強(qiáng)化相有：Mg2Zn3相、γ-Mg17Al12相、Mg2RE相、Mg23Th6相、Mg12Nd2Ag相、A12Nd和A12Y相。稀土元素（RE）：Y、Nd、La、Ce、Pr、混合RE等，有提高抗蠕變性能的作用。二.鎂合金鋁：在鎂中具有較大的溶解度，故固溶強(qiáng)化效果顯著。由于其在共晶溫度437℃時(shí)的極限溶解度w(Al)=12.6％，室溫時(shí)為2.0%左右，所以可進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化。變形鎂合金的鋁含量一般在3～5%。鋯：鋯是高熔點(diǎn)金屬，溶于鎂基固溶體，起相當(dāng)?shù)墓倘軓?qiáng)化作用。鋯與鎂同為密排六方點(diǎn)陣，鎂鋯合金在冷凝時(shí)，首先從液相中析出α-Zr，可作為鎂結(jié)晶時(shí)的非自發(fā)形核核心，使合金的凝固組織細(xì)化。二.鎂合金稀土元素：固溶的稀土元素（如鑭、鈰、釔、釹等）可以增強(qiáng)鎂合金的原子間結(jié)合力，降低合金中原子擴(kuò)散速度，增加合金的熱穩(wěn)定性。鎂與稀土金屬形成一系列金屬間化合物，如Mg9RE、Mg12RE等。已知Mg9Nd的熱穩(wěn)定性高，有明顯的沉淀強(qiáng)化效果。鎂合金中的雜質(zhì)以鐵、銅和鎳危害性最大，鐵含量大于0.016%就顯著降低鎂的抗蝕性。為消除鐵的有害影響，通常在鎂中加入一定量的錳（0.15～0.5%），錳能與鐵生成化合物并沉積于熔體底部。二.鎂合金2.3鎂合金的生產(chǎn)及熱處理特點(diǎn)1、鎂合金的生產(chǎn)純鎂的熔點(diǎn)為650土1℃。但鎂在熔化溫度時(shí)極易氧化甚至燃燒，故熔煉技術(shù)比較復(fù)雜。熔煉鎂合金都在650℃以下進(jìn)行，通常是在溶劑（NaCl、KCl和MgCl的混合物）的覆蓋下，在坩堝中進(jìn)行熔化。2、鎂合金的熱處理鎂沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，因此亦是通過淬火+時(shí)效處理進(jìn)行強(qiáng)化。鎂合金的熱處理工藝與鋁合金相比較具有以下特點(diǎn)：1）鎂合金的淬火加熱溫度比較低。因?yàn)殒V合金的組織一般都比較粗大，而且組織達(dá)不到平衡狀態(tài)。處于不平衡狀態(tài)的合金熔點(diǎn)要比平衡狀態(tài)低些。

二.鎂合金2）鎂合金淬火加熱的保溫時(shí)間比鋁合金長(zhǎng)得多。因?yàn)楹辖鹪卦阪V中的擴(kuò)散速度非常慢，過剩相的溶解速度亦比較緩慢。3）淬火加熱速度不宜太快，通常需要采用分段加熱，以防止過燒。4）鎂合金淬火冷卻可采用空冷或在70～100℃水中冷卻，因?yàn)閺?qiáng)化相從過飽和固溶體中析出速度緩慢。5）鎂合金一般都采用人工時(shí)效處理。6）鎂合金的熱處理切忌用硝鹽浴爐加熱，一般都在真空熱處理爐、箱式電爐或井式電爐中加熱。在高溫的硝鹽浴中鎂合金會(huì)發(fā)生劇烈的化學(xué)作用而引起爆炸。二.鎂合金3、狀態(tài)符號(hào)鎂合金常用的熱處理類型T1：鑄造或加工變形后，不再單獨(dú)固溶處理，直接人工時(shí)效工藝簡(jiǎn)單，也有強(qiáng)化效果，特別對(duì)Mg-Zn系合金，因晶粒易長(zhǎng)大，重新加熱晶粒粗化，時(shí)效后的綜合性能反而不如T1T2：為消除鑄件殘余應(yīng)力及變形合金的冷作硬化而進(jìn)行的退火處理ZM5 350℃

2.5h。T4：淬火處理（空冷），可以提高合金的抗拉強(qiáng)度和延伸率，ZM5常用T4。T6：淬火（空冷）+人工時(shí)效，目的提高合金的屈服強(qiáng)度，但塑性相應(yīng)有所降低。T6主要應(yīng)用于Mg-Al-Zn及Mg-RE-Zr系，高鋅的Mg-Zn-Zr系為充分發(fā)揮時(shí)效強(qiáng)化效果，也可以選用T6。T61：熱水淬火+人工時(shí)效，可提高時(shí)效強(qiáng)化效果。特別是對(duì)冷卻速度敏感性較高的Mg-RE-Zr合金。三.鎂合金的分類及牌號(hào)和鋁合金一樣，可以分為鑄造鎂合金和變形鎂合金兩大類。牌號(hào)采用漢語拼音字頭加順序號(hào)表示，如鑄造鎂合金ZM1、ZM3、ZM5及變形鎂合金MB1、MB1、MB3等。鎂合金具有較高的比強(qiáng)度和比剛度，并有高的抗震能力，能承受比鋁及其合金大的沖擊載荷，且切削加工性好，易于鑄造和鍛壓，所以在航天航空工業(yè)中獲得較大應(yīng)用。三.鎂合金的分類及牌號(hào)3.1變形鎂合金1、鎂鋅鋯系合金(Mg-Zn-Zr)這類鎂合金是熱處理強(qiáng)化變形鎂合金。其中鎂合金MB15的w（Zn）=5.0％～6.0％，w（Zr）=0.3％～0.9％，w（Mn）=0.l％。其沉淀強(qiáng)化相為Mg2Zn3。MB15的缺點(diǎn)是焊接性差，不能做焊接件。由于其強(qiáng)度高，耐蝕性好，無應(yīng)力腐蝕傾向，能制造形狀復(fù)雜的大型構(gòu)件，如飛機(jī)上的機(jī)翼長(zhǎng)絎、翼肋等，其使用溫度不超過150℃。

三.鎂合金的分類及牌號(hào)2、鎂錳(Mg-Mn)系合金鎂錳合金使用組織是退火組織，在固溶體基體上分布著少量β-Mn顆粒。常用的有MB1和MB8兩種。鎂錳合金有良好的耐蝕性和焊接性。MB1合金含有w(Mn)=1.3％～1.5％，經(jīng)過340～400℃退火，其σ0.2＝98MPa，

σb=206MPa，δ=4％。其高溫塑性好，可生產(chǎn)板材、型材和鍛件。使用溫度在150℃以下。三.鎂合金的分類及牌號(hào)

3、鎂鋰(Mg-Li)合金屬于超輕型結(jié)構(gòu)合金，其密度為1.30～1.65g／cm3。強(qiáng)度較低，但室溫和低溫塑性很好。鎂鋰合金加入強(qiáng)化元素鋁、鋅、錳、鎘、釹和鈰等，能提高強(qiáng)度和組織穩(wěn)定性。例如，美國(guó)的LA141合金（Mg-14Li-1.2Al-0.15Mn）可以焊接，經(jīng)固溶后穩(wěn)定處理，板材的σ0.2=95MPa，σb=115MPa，δ=10％，可作裝甲板和航天用結(jié)構(gòu)件。三.鎂合金的分類及牌號(hào)4、鎂稀土系(Mg-RE)和鎂釷系(Mg-Th)耐熱鎂合金在鎂-釹合金中，Mg9Nd起沉淀強(qiáng)化作用。隨釹含量增加，室溫和高溫強(qiáng)度都可大幅度提高。釹含量在w(Nd)3％左右時(shí)，室溫強(qiáng)度達(dá)到最大值；在300℃下，抗拉強(qiáng)度仍能保持在147MPa以上。在鎂釹合金基礎(chǔ)上加入錳和微量鎳，錳可提高合金的蠕變性能，微量鎳可進(jìn)一步降低蠕變速率，如MA11合金。鎂-釷系合金可產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化相Mg23Th6，在過飽和固溶體脫溶時(shí)析出β″介穩(wěn)相，產(chǎn)生很強(qiáng)的沉淀強(qiáng)化作用。鎂-釷系合金在300℃以下的蠕變極限超過所有鎂合金。三.鎂合金的分類及牌號(hào)3.2鑄造鎂合金1、鎂-鋁-鋅系(Mg-Al-Zn)鑄造合金鎂-鋁-鋅系合金是應(yīng)用最早、使用最廣的一類高強(qiáng)度鎂合金。常用的為ZM5，主要含W(Al)=7.5％～9.0％，w(Zn)=0.2％～0.8％，w(Mn）=0.15％～0.5％，密度為1.81g／cm3。合金的鑄造性好，可以焊接，但耐蝕性差。固溶+時(shí)效處理后，σ0.2=118Mpa，σb=250MPa，δ=3.5％?？捎糜谥圃祜w機(jī)機(jī)艙連接隔框，艙內(nèi)隔柜等，以及發(fā)動(dòng)機(jī)儀表和其他結(jié)構(gòu)上承受載荷的零件。2、鎂-鋅-鋯系(Mg-Zn-Zr)鑄造合金屬高強(qiáng)度鎂合金，與鎂-鋁-鋅系合金相比，顯微疏松傾向小，鑄造性能好，屈服極限比高。常用的有ZM1、ZM2。合金中，鋅的主要作用是起固溶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化的作用，如沉淀強(qiáng)化相Mg2Zn3。當(dāng)鋅含量增加時(shí)，合金的強(qiáng)度升高，但w(Zn)超過6％時(shí)，強(qiáng)度提高不明顯，而塑性下降較多。加入少量鋯（0.5～0.8%）后可細(xì)化合金的晶粒，改善力學(xué)性能。加入鎘和銀后增大了固溶強(qiáng)化作用。ZM1的主要特點(diǎn)是強(qiáng)度高。而且壁厚效應(yīng)小，主要用在航空工業(yè)，制造高強(qiáng)度、受沖擊載荷大的零件，如飛機(jī)輪殼、輪緣、支架等。在ZM1成分基礎(chǔ)上加入0.7～1.7%Ce，就發(fā)展為ZM2合金。加鈰的目的是增加合金中的共晶組織，減少顯微疏松與熱裂傾向，改善鑄造性能。同時(shí)鈰還有細(xì)化組織、提高合金的耐熱性能的作用。ZM2合金主要用于航空工業(yè)中，制造工作溫度較高（200℃以下）的零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)座，電機(jī)殼體等。3、鎂-稀土-鋯系(Mg-RE-Zr)耐熱鑄造合金稀土金屬可使鑄造鎂合金質(zhì)量得到改進(jìn)，工作溫度升高。合金加入一定量鋯后可以進(jìn)一步細(xì)化晶粒，保證顯微組織和性能的穩(wěn)定，并可改善耐蝕性。常用的牌號(hào)有ZM3、ZM6、QE22A、HK31A等。用于200～300℃范圍，具有良好的高溫強(qiáng)度?？梢灾圃煸?50℃以下長(zhǎng)期工作的零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)增壓機(jī)匣、壓縮機(jī)機(jī)匣及擴(kuò)散器殼體等。QE22A（Mg-2.5Ag-2Nd-0.7Zr）是國(guó)外廣泛應(yīng)用的耐熱高強(qiáng)度鑄造鎂合金。銀在鎂中的固溶度較大，起固溶強(qiáng)化作用，其σ0.2=185MPa，σb=240MPa，δ=2％，在250℃以下有高的屈服強(qiáng)度，可用于飛機(jī)起落架等部件。但由于價(jià)格原因，使用受到限制。3.3鎂合金的牌號(hào)1、我國(guó)牌號(hào)鎂合金牌號(hào)用漢語拼音加阿拉伯?dāng)?shù)字表示

純Mg：Mg－1（一號(hào)鎂） 含Mg99.95

Mg－2（二號(hào)鎂） 含Mg99.92Mg－3（三號(hào)鎂） 含Mg99.85雜質(zhì)：Ni、Fe、Cu、Si、Sn（純Mg一般不用于加工產(chǎn)品）Mg合金：ZMx（鑄造Mg合金），MBx（變形Mg合金）例：ZM1 4.5Zn、0.75Zr ZM2 4.25Zn、0.75Zr、1.2RE ZM5 0.5Zn、0.33Mn、8.25Al例：MB1 1.3－2.5Mn MB2 3.0－4.0Al、0.2－0.8Zn、0.15－0.5Mn MB8 1.5－25Mn、0.15－0.35Ce MB15

5.0－6.0Zn、0.3－0.9Zr2、美國(guó)牌號(hào)

用英文字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示，前兩個(gè)字母表示主要合金化元素，接著的兩位數(shù)字分別表示前兩個(gè)字母所代表元素的百分含量（重量百分?jǐn)?shù)），后綴A、B、C等表示在標(biāo)準(zhǔn)成分范圍內(nèi)成分有所變化，但字母X表示實(shí)驗(yàn)合金。例如：AZ91表示Mg-9Al-1Zn字母代表元素字母代表元素AAl鋁MMn錳BBi鉍NNi鎳CCu銅PPb鉛DCd鎘QAg銀ERE稀土RCr鉻FFe鐵SSi硅HTh釷TSn錫KZr鋯YSb銻LLi鋰ZZn鋅中國(guó)鎂合金牌號(hào)與美國(guó)鎂合金牌號(hào)對(duì)比四.鎂合金的應(yīng)用與發(fā)展鎂合金的特點(diǎn)可滿足于航空航天等高科技領(lǐng)域?qū)p質(zhì)材料吸噪、減震、防輻射的要求，可大大改善飛行器的氣體動(dòng)力學(xué)性能和明顯減輕結(jié)構(gòu)重量。從20世紀(jì)40年代開始，鎂合金首先在航空航天部門得到了優(yōu)先應(yīng)用。B-36重型轟炸機(jī)每架用4086kg鎂合金簿板；洛克希德F-80噴氣式殲擊機(jī)鎂板機(jī)翼，使結(jié)構(gòu)零件從47758個(gè)減少到16050個(gè)；“大力神”火箭使用了600kg的變形鎂合金；“季斯卡維列爾”衛(wèi)星中使用了675kg的變形鎂合金；直徑約1米的“維熱爾”火箭殼體是用鎂合金擠壓管材制造的。我國(guó)的殲擊機(jī)、轟炸機(jī)、直升機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、民用機(jī)、機(jī)載雷達(dá)、地空導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭、人造衛(wèi)星、飛船上均選用了鎂合金構(gòu)件：一個(gè)型號(hào)的飛機(jī)最多選用了300-400項(xiàng)鎂合金構(gòu)件；一個(gè)零件的重量最重近300kg；一個(gè)構(gòu)件的最大尺寸達(dá)2m多。四.鎂合金的應(yīng)用與發(fā)展在軍工方面需要鎂合金板材以提高結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度,減輕裝備重量,提高武器命中率。國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域

由于鎂及鎂合金耐沖擊，如果能夠開發(fā)出與鋁合金耐蝕性能相當(dāng)?shù)逆V合金，則其在兵器等各種軍用領(lǐng)域?qū)⒂兄鴱V闊的應(yīng)用前景。如照明彈用鎂粉、穿甲彈用高比強(qiáng)度鎂合金彈托材料，以及可用變形鎂合金制造的戰(zhàn)術(shù)航空導(dǎo)彈艙段、副翼蒙皮、壁板和雷達(dá)、衛(wèi)星上用的鎂合金井字梁、相機(jī)架和外殼等零件。四.鎂合金的應(yīng)用與發(fā)展武器輕量化是現(xiàn)代兵器的發(fā)展趨勢(shì)，利用鎂合金取代現(xiàn)有武器上的一些零部件正成為各國(guó)研究的熱點(diǎn)。有關(guān)單位已分別通過鍛造或鑄造成型方式開發(fā)出了變形鎂合金沖鋒槍機(jī)匣、槍尾、提把、前扶手、槍托體、大托彈板、瞄具座、小彈匣座以及軍用鑄造合金發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水管和發(fā)動(dòng)機(jī)濾座等軍品武器用零部件，其中部分對(duì)耐蝕耐磨有較高要求的軍用鎂合金零部件還被通過協(xié)和涂層的方法進(jìn)行了相應(yīng)的表面處理。目前，這些研制生產(chǎn)出的軍用鎂合金零部件已進(jìn)入實(shí)際演示驗(yàn)證和考核階段，預(yù)計(jì)不久將得到初步應(yīng)用。四.鎂合金的應(yīng)用與發(fā)展鎂合金在汽車工業(yè)的應(yīng)用鎂合金汽車零件的好處可簡(jiǎn)單歸納為：

密度小，可減輕整車重量，間接減少燃油消耗量；

鎂比強(qiáng)度高于鋁合金和鋼，比剛度接近鋁合金和鋼，能承受一定負(fù)荷；

鎂具有良好的鑄造性和尺寸穩(wěn)定性，容易加工，廢品率低；

鎂具有較高阻尼系數(shù)，減振量大于鋁合金和鑄鐵，用于殼體可降低噪聲，用于座椅、輪圈可以減少振動(dòng)，提高汽車的安全性和舒適性。

四.鎂合金的應(yīng)用與發(fā)展早在1930年鎂合金就用于一輛賽車上的活塞和歐寶汽車上的油泵箱。上世紀(jì)六十年代在有的車上用量達(dá)到23千克，主要用作閥門殼、空氣清潔箱、制動(dòng)器、離合器、踏板架等；上世紀(jì)八十年代初，嚴(yán)格控制鐵、銅、鎳等雜質(zhì)含量，鎂合金的耐蝕性得到了解決，同時(shí)，成本下降又大大促進(jìn)了鎂合金在汽車上的應(yīng)用。從上世紀(jì)九十年代開始，歐美、日、韓開始把鎂合金用于汽車零件上。鎂合金壓鑄件在汽車上的應(yīng)用已經(jīng)顯示出長(zhǎng)期的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。在過去十年里，其年增長(zhǎng)速度超過15%。在歐洲，已經(jīng)有300種不同的鎂制部件用于組裝汽車，每輛歐洲生產(chǎn)的汽車上平均使用2.5kg鎂。每輛汽車對(duì)鎂的需求將提高至70—120kg。目前，汽車儀表、座位架、方向操縱系統(tǒng)部件、引擎蓋、變速箱、進(jìn)氣歧管、輪轂、發(fā)動(dòng)機(jī)和安全部件上都有鎂合金壓鑄產(chǎn)品的應(yīng)用。四.鎂合金的應(yīng)用與發(fā)展MB15、MB25屬于鎂鋅鋯系（Mg-Zn-Zr）變形鎂合金，可制造飛機(jī)機(jī)翼長(zhǎng)絎、翼肋等。MB1、MB8屬于鎂錳系(Mg-Mn)變形鎂合金，用于飛機(jī)的蒙皮、壁板及潤(rùn)滑系統(tǒng)的附件。ZM5屬于鎂鋁鋅系(Mg-Al-Zn)鑄造鎂合金，用于制造飛機(jī)機(jī)艙連接隔框，艙內(nèi)隔柜、發(fā)動(dòng)機(jī)、儀表和其他結(jié)構(gòu)上承受載荷的零件。ZM1、ZM2屬鎂鋅鋯系(Mg-Zn-Zr)鑄造鎂合金，可用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和導(dǎo)彈的各種鑄件。ZM3、ZM6屬于鎂稀土鋯系(Mg-RE-Zr)耐熱鑄造合金?？梢灾圃煸?50℃以下長(zhǎng)期工作的零件。思考題1、純鎂的特性有哪些？2、鎂合金的有哪些分類？3、鎂合金主要有哪些合金系？特點(diǎn)如何？4、鎂合金的主要強(qiáng)化手段有哪些？謝謝大家！第10講高溫合金126目錄Content1高溫合金的概述2高溫合金的特點(diǎn)及分類3高溫合金的性能要求4高溫合金的應(yīng)用5高溫合金的發(fā)展一高溫合金的概述

高溫合金是指能在600~1200℃高溫下仍能保持按設(shè)計(jì)要求正常工作的金屬材料。隨著人類飛向太空，核動(dòng)力、光子火箭的發(fā)展，對(duì)高溫的要求進(jìn)一步提高，將超出金屬高溫合金的極限，需要發(fā)展其他類型的高溫材料。

高溫合金的發(fā)展過程一高溫合金的概述國(guó)外高溫合金發(fā)展?fàn)顩r1929年：英美Meriea、Bedford和Pilling將少量的Ti和Al加入到80Ni-20Cr電工合金，蠕變顯著強(qiáng)化。1937年：德Hansvonohain渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)Heinkel問世。1939年：英研制出Whittle渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。1939年：英Mond鎳公司(國(guó)際鎳公司)研制出鎳基合金Nimonic75，準(zhǔn)備用作Whittle發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片，后為Nimonic80取代，其含鋁、鈦，蠕變性能比Nimonic75高50℃。1942年：Nimonic80用作渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片，成為最早的Ni3(A1，Ti)強(qiáng)化的渦輪葉片材料。此后，該公司在合金中加入硼、鋯、鈷、鉬等合金元素，相繼開發(fā)了Nimonic80A、Nimonic90等合金，形成Nimonic合金系列。一高溫合金的概述1932年：美國(guó)Halliwell開發(fā)了含鋁、鈦的彌散強(qiáng)化型鎳基合金K42B，用以制造活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓渦輪。1941年：美國(guó)開始發(fā)展航空燃?xì)鉁u輪。1942年：HastelloyB鎳基合金用于GE公司的Bellp-59噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)及其后的I-40噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。1944年：西屋公司的YanKee19A發(fā)動(dòng)機(jī)采用鈷基合金HS23精密鑄造葉片。1950年美國(guó)出兵朝鮮，由于鈷的資源短缺，鎳基合金得到發(fā)展并被廣泛用作渦輪葉片。美國(guó)的PW公司、GE公司和特殊金屬公司分別開發(fā)出了Waspalloy、M-252和Udmit500等合金。并在這些合金發(fā)展基礎(chǔ)上，形成了Inconel、Mar-M和Udmit等牌號(hào)系列。一高溫合金的概述

制造工藝對(duì)高溫合金的發(fā)展起著極大的推進(jìn)作用。二十世紀(jì)40年代～50年代中期：通過合金成分的調(diào)整來提高合金的性能。二十世紀(jì)40年代：出現(xiàn)了真空熔煉技術(shù)，去除合金中有害雜質(zhì)和氣體，精確控制合金成分，如Mar-M200、In100和B1900等高性能的鑄造高溫合金。二十世紀(jì)60年代：定向凝固、單晶合金、粉末冶金、機(jī)械合金化、陶瓷過濾、等溫鍛造等新型工藝的研究開發(fā)。其中定向凝固工藝所起的作用尤為重要，采用定向凝固工藝制出的單晶合金，其使用溫度接近合金熔點(diǎn)的90％，至今，各國(guó)先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)無不采用單晶高溫合金渦輪葉片。一高溫合金的概述我國(guó)高溫合金發(fā)展歷程1956年：正式開始研制生產(chǎn)高溫合金，第一種高溫合金是GH3030，用作WP－5火焰筒（殲-5），由撫順鋼廠、鞍山鋼鐵公司、冶金部鋼鐵研究總院、航空材料研究所和410廠共同試制1957年：通過長(zhǎng)期試車后投入生產(chǎn)。1957年底，繼GH3030合金之后，WP－5發(fā)動(dòng)機(jī)用的GH4033(DH437B)、K412合金相繼試制成功。1960年代初：先后研制成功GH4037、GH3039、GH3044、GH4049、GH3128、K417等高溫合金一高溫合金的概述70年代初：高溫合金的生產(chǎn)試制和研究已初具規(guī)模，通過仿制、消化和發(fā)展蘇聯(lián)高溫合金為主體的合金及其工藝，質(zhì)量達(dá)到或超過蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)物水平。我國(guó)資源缺鎳少鈷，鐵基高溫合金的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用成為六七十年代的主線。至70年代初，研制生產(chǎn)的鐵基高溫合金牌號(hào)達(dá)33個(gè)，其中我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的達(dá)18種之多。大量應(yīng)用至今的有GHll40、GH2135、GH35A和K213等4種合金。70年代后：引進(jìn)歐美發(fā)動(dòng)機(jī)WS-8、WS-9、WZ-6、WZ-8，并研制生產(chǎn)WP－13等發(fā)動(dòng)機(jī)，引進(jìn)和試制了一批歐美體系的高溫合金，使我國(guó)高溫合金生產(chǎn)水平接近西方工業(yè)國(guó)家的水平。自行研究和開發(fā)了一批新的鎳基合金，如GH4133、GH4133B、GH3128、GHl70、K405、K423A、K419等。一高溫合金的概述多年來研究、試制和生產(chǎn)了100多種高溫合金，總計(jì)產(chǎn)量達(dá)6萬t左右。生產(chǎn)高溫合金的裝備：大型真空感應(yīng)爐、不同容量的電渣爐、1～7t大型真空電弧爐、200kg真空電子束爐以及大型快鍛、精鍛機(jī)、擠壓機(jī)、水壓機(jī)等設(shè)備。國(guó)際公認(rèn)的工藝技術(shù)：低偏析新技術(shù)和加鎂微合金化技術(shù)。通過低偏析技術(shù)，控制雜質(zhì)元素磷、硫、硅等的低含量，創(chuàng)制了一系列低偏析合金，其承溫能力比原型合金高20℃～25℃。在國(guó)外加Mg凈化材質(zhì)和改善熱加工性能基礎(chǔ)上，我國(guó)七八十年代進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)Mg的偏聚晶界、改變晶界行為可顯著提高合金的持久強(qiáng)度和塑性等性能。

1964年開始，高溫合金應(yīng)用于民用工業(yè)部門，如柴油機(jī)增壓渦輪、地面燃?xì)廨啓C(jī)、煙氣輪機(jī)、核反應(yīng)堆燃料空位格架等。在民用工業(yè)的推廣應(yīng)用中，除傳統(tǒng)的高溫高強(qiáng)度的高溫合金外，還相繼開發(fā)出一批高溫耐磨和高溫耐蝕的高溫合金。高溫合金的用途航天航空兵器艦船核……能源冶金石化機(jī)械建材生物工程等等一高溫合金的概述二高溫合金的特點(diǎn)及分類耐高溫金屬材料耐熱鋼低合金耐熱鋼鐵素體系耐熱鋼奧氏體系耐熱鋼500℃↓700℃高溫合金鐵基（鐵鎳基）高溫合金鈷基高溫合金鎳基高溫合金彌散強(qiáng)化合金狹義高溫合金700℃

↓1200℃定向凝固高溫合金鉬基、鉻基、鎢基高溫合金

耐熱合金和高溫合金的分類在高溫下合金能具有較高的強(qiáng)度，良好的疲勞性能、斷裂韌度，以及強(qiáng)的抗氧化和抗熱腐蝕性能，并保持良好的組織穩(wěn)定性和可靠的使用性能等綜合性能。二高溫合金的特點(diǎn)及分類高溫合金分類：按合金基體元素種類分：鐵基高溫合金：含鎳量達(dá)25％～60％，又稱為鐵鎳基合金鎳基高溫合金鈷基高溫合金按合金強(qiáng)化類型分：固溶強(qiáng)化型合金時(shí)效沉淀強(qiáng)化型合金按合金材料成形方式分：變形高溫合金：餅、棒、板、環(huán)形件、管、帶和絲鑄造高溫合金：普通精密鑄造、定向凝固和單晶合金粉末冶金高溫合金：普通和氧化物彌散強(qiáng)化合金按使用特性：高強(qiáng)度合金、高屈服強(qiáng)度合金、抗松弛合金、低膨脹合金、抗熱腐蝕合金等。二高溫合金的特點(diǎn)及分類我國(guó)高溫合金：漢語拼音字母＋成形方式＋強(qiáng)化類型與基體組元變形高溫合金：“GH＋4位阿拉伯?dāng)?shù)字”“G”、“H”分別為“高”、“合”漢語拼音的第一個(gè)字母“GH”后的第一位數(shù)字為分類號(hào)：

l和2——鐵基或鐵鎳基高溫合金

3和4——鎳基合金；5和6——鈷基合金

1、3和5——固溶強(qiáng)化型；2、4和6——時(shí)效沉淀強(qiáng)化型“GH”后的第2、3、4位數(shù)字則表示合金的編號(hào)。

GH4169：時(shí)效沉淀強(qiáng)化型鎳基高溫合金，編號(hào)169鑄造高溫合金：“K＋

3位阿拉伯?dāng)?shù)字”?！癒”后第1位數(shù)字表示分類號(hào)，其含義與變形合金相同

2、3位數(shù)字——合金編號(hào)。

K418：時(shí)效沉淀強(qiáng)化型鎳基鑄造高溫合金，編號(hào)18合金牌號(hào)國(guó)外牌號(hào)CCrNiCoWMoAlTiFeNb其他K211BAT-45Y0.152046--8------余----K401AHB-3000.0515.5余--8.5--51.8----K406GMR-235D0.1515.5余----5.53.752.5------K409B-19000.18余10--661----Ta4－4.5K417IN-1000.189余15--35.24.8------K417GRene'1000.189余10--35.24.4------K418IN713C0.1212.5余----5.360.8--2.2--K419TRW-VIA0.116余121025.31.2--2.9--K438IN7380.1516余8.52.61.73.253.3--0.9Ta1.5-2K640X-400.525.510.5余7.5------------K644FSX-4140.2529.510.5余7.3------------二高溫合金的特點(diǎn)及分類1鐵基（鐵鎳基）高溫合金鐵基高溫合金由奧氏體不銹鋼發(fā)展而來，在18-8型不銹鋼中加入鉬、鈮、鈦等合金元素，使其在500~700℃溫度下的持久強(qiáng)度提高。優(yōu)點(diǎn)：成本低，可用于制作一些使用溫度較低的航空發(fā)動(dòng)機(jī)和工業(yè)燃?xì)鈾C(jī)上的渦輪盤、導(dǎo)向葉片，以及一些承力件、緊固件等。缺點(diǎn)：鐵基高溫合金由于沉淀硬化型的組織不穩(wěn)定，抗氧化性差，高溫強(qiáng)度不夠，僅可使用于800℃，2鎳基高溫合金以鎳為基體，wNi>50%，可在700~1000℃溫度范圍內(nèi)使用。優(yōu)點(diǎn)：鎳基高溫合金可溶解較多的元素，具有較好的組織穩(wěn)定性，高溫強(qiáng)度較高，比鐵基高溫合金有更好的抗氧化性和抗腐蝕性。二高溫合金的特點(diǎn)及分類3鈷基高溫合金wCo在40％~60％的奧氏體高溫合金，工作溫度可達(dá)730~1100℃。優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)溫度高于980℃時(shí)，其強(qiáng)度很高，抗熱疲勞、熱腐蝕和耐磨腐蝕性都很佳，適合于航空發(fā)動(dòng)機(jī)，工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)，艦船燃?xì)廨啓C(jī)的導(dǎo)向葉片和噴嘴導(dǎo)向葉片以及柴油機(jī)的噴嘴等。缺點(diǎn)：一般鈷基高溫合金含wNi=10%~22%和wCr

=20%~30%，以及鎢、鉬、鉭、鈮等固溶強(qiáng)化和碳化物形成元素，其含碳量較高，是以碳化物為主要強(qiáng)化相的高溫合金，缺少共格類的強(qiáng)化相，中溫強(qiáng)度不如鎳基高溫合金。鈷是重要的戰(zhàn)略物質(zhì)，大多數(shù)國(guó)家缺乏，因此發(fā)展受到嚴(yán)重限制。三高溫合金的性能要求高溫合金工作在600~1200℃，高溫性能要求：

⑴高溫下的力學(xué)性能；⑵高溫下的抗腐蝕性能。(1)高溫下的力學(xué)性能

①持久強(qiáng)度指合金在一定溫度、一定時(shí)間下的斷裂強(qiáng)度。要求獲得此條件下的最大強(qiáng)度，以表示。其中A，B為材料常數(shù)，為時(shí)間(h)，是應(yīng)力(MPa)。