單晶高溫合金母合金-編制說明

GB/TXXXX—XXXX《單晶高溫合金母合金》國家標準

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)國家標準化管理委員會關(guān)于下達2021年第三批推薦性國家標

準計劃及相關(guān)標準外文版計劃的的通知（國標委發(fā)[2021]28號），計劃編號為

20214297-T-605，項目名稱為“單晶高溫合金母合金”，計劃完成時間為24個月。

2、主要工作過程

起草(草案、調(diào)研)階段:計劃下達后，2021年10月中科院金屬所和冶金工

業(yè)信息標準研究員牽頭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，負責主要起草工作。工作組對國內(nèi)外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)標準和國內(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《單晶高溫合金母合金》標準草案初稿。

為了滿足十四五國標體系優(yōu)化的要求，同時，為了更好的構(gòu)建和完善高溫合

金標準體系，將項目名稱申請變cmisi更為《鑄造高溫合金母合金單晶》，并于2023

年4月形成了標準征求意見稿及其編制說明等相關(guān)資料。

征求意見階段:2023年5月，由特殊合金技術(shù)委員會秘書處將標準征求意見

稿和編制說明發(fā)送到特殊合金分委員會委員及有代表性的標準相關(guān)方廣泛征求

意見。截止2023年7月，共發(fā)函X個單位，收到X個單位回函，其中X個單

位提出了X條意見或建議(見《意見匯總處理表》)。

審查階段:通過對這些反饋意見進行分類、歸納、整理和分析，工作組采納

X條，不采納X條，并進而對標準征求意見稿進行了補充、修改，于2023年X

月完成了標準送審稿，提交標準化技術(shù)委員會秘書處。標準化技術(shù)委員會于2023

年XX日在XX召開了《單晶高溫合金母合金》標準審查會，到會委員XX名和

專家XX名，對該標準進行了審查，獲得一致通過，并認為該標準水平達到國內(nèi)

先進水平。

報批階段:工作組按照會議審查意見對標準送審稿作了進一步的修改、整理

和完善，在2023年XX月形成了標準報批稿、編制說明及其他相關(guān)文件上報全

國鋼標委秘書處。

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(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(xué)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(diào)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(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負責對國內(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，cmisi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，注重標準修訂與技術(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準的目

標、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(dǎo)則第1部分:標準

的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則》的要求編寫。在確定本標準主要技術(shù)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(shù)

上的先進性和合理性。

三、主要內(nèi)容說明

1、標準主要內(nèi)容

1.1合金錠的尺寸

合金錠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。因此，本文件中將母合金的公稱直徑規(guī)定為70mm～

90mm，公稱長度應(yīng)不小于300mm。

1.2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、Ti、Ta等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、Ti、Ta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(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，確保合金長期服役

的安全性。第三類是微量元素C、B等是高溫合金中使用最廣泛的微合金化元素，

這些元素可以起到強化晶界的作用，從而有利于合金持久和蠕變性能的提升。但

是過量C、B等的添加會顯著降低單晶高溫合金的初熔溫度，有可能會導(dǎo)致單晶

高溫合金在熱處理或服役過程中發(fā)生初熔，影響合金長期服役安全性。第四類是

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，本標準中不僅對高溫

合金中雜質(zhì)元素種類及含量進行了控制，還有對雜質(zhì)元素的總量進行了控制。通

過有效降低雜質(zhì)元素的含量。

1.3力學(xué)性能cmisi

單晶高溫合金母合金的力學(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(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

擇有代表性的力學(xué)性能進行測試，從而反映合金的力學(xué)性能。

1.4浮渣試驗

夾雜是影響高溫合金性能的重要因素之一，需要對其浮渣進行檢驗。浮渣檢

驗按HB5406的規(guī)定進行。

1.5電子空位數(shù)

高溫合金材料的組織穩(wěn)定性也是關(guān)鍵的指標之一，由于合金的成分有上限和

下限的區(qū)別，所以即使都在成分線范圍內(nèi)，也有可能形成有害相。所以需要計算

電子空位數(shù)，并且在電子空位數(shù)計算上有GB/T31309鎳基高溫合金電子空位數(shù)

計算方法可作為依據(jù)。電子空位數(shù)的計算也可按照供需雙方協(xié)商確定的方法進行。

1.6表面質(zhì)量

單晶高溫合金后續(xù)將制備成單晶鑄件，該部件的服役溫度高，合金表面及

內(nèi)部的質(zhì)量會顯著影響單晶鑄件的性能，所以需要100%去除氧化皮，呈金屬

光澤，表面不允許有夾渣和非金屬夾雜、外來金屬和陶瓷夾雜以及大鑄瘤?？?/p>

慮到民用低成本的需求，故二次最大縮孔直徑由供需雙方商定。

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(chǔ)上，結(jié)合我國單晶高溫合金生產(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，對單晶高溫合金主要性能指標進行了驗證見表2-

表6。

表2DD405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(shù)指標檢驗批試驗值標準值比對結(jié)論

1093℃/158MPcmisi

18E-78t=45.07h，ψ=36%t≥20h，ψ≥12%符合要求

條件下的壽命

與面縮率

870℃的拉伸性

σ0.2≥690MPa；符合要求

18E-78σ0.2=800MPa，σb=1040MPa，

能

δ=19.5%,ψ=18%σb≥768MPa；

δ≥10%；

ψ≥12%；

1093℃/158MP18E-76t=68.83h，ψ=27%t≥20h，ψ≥12%符合要求

條件下的壽命

與面縮率

870℃的拉伸性18E-76σ0.2=820MPa，σb=11020MPa；σ0.2≥690MPa；符合要求

能δ=24%,ψ=26%σb≥768MPa；

δ≥10%；

ψ≥12%；

1093℃/158MPJC19L-27t=60.72h，ψ=27%t≥20h，ψ≥12%符合要求

條件下的壽命

與面縮率

870℃的拉伸性JC19L-27σ0.2=755MPa，σb=1030MPa；σ0.2≥690MPa；符合要求

能δ=22%,ψ=22%σb≥768MPa；

δ≥10%；

ψ≥12%；

表3DD407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(shù)指標檢驗批試驗值標準值比對結(jié)論

1093℃/158MP

t=45.07h，ψ=36%t≥20h，ψ≥12%符合要求

條件下的壽命

與面縮率

760℃的拉伸性

σ0.2≥690MPa；符合要求

σ0.2=800MPa，σb=1040MPa，

能

δ=19.5%,ψ=18%σb≥768MPa；

δ≥10%；

cmisiψ≥12%；

表4DD408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(shù)指標檢驗批試驗值標準值比對結(jié)論

850℃/480MP

t=45.07ht≥100h符合要求

條件下的壽命

表5DD432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(shù)指標檢驗批試驗值標準值比對結(jié)論

1000℃/280MP

t=45.07ht≥60h符合要求

條件下的壽命

900℃的拉伸性

σb≥860MPa；符合要求

σ0.2=800MPa，σb=1040MPa，

能

δ=19.5%,ψ=18%

δ≥10%；

ψ≥12%；

表6DD499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(shù)指標檢驗批試驗值標準值比對結(jié)論

760℃/790MP

t=45.07ht≥40h符合要求

條件下的壽命

900℃的拉伸

σb≥820MPa；符合要求

σ0.2=800MPa，σb=1040MPa，

性能

δ=19.5%,ψ=18%δ≥10%；