图1为世界高温合金的发展趋势及其我国研制的合金,高温合金既是航空发动机的燃料室、导向器、涡轮叶片和涡轮盘等热端部件、航天火箭发动机高温部件的关键材料,又是工业燃气轮机、能源、化工等工业部门所需的高温耐蚀部件材料,是国民经济中不可或缺的一类重要材料。
按照合金的主要元素划分
高温合金的组成元素主要包括铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)、钛(Ti)、铝(Al)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)等,其中最常见有铁基、镍基、钴基三种。
铁基高温合金:中等温度(600-800℃)条件下使用的高温合金。铁基合金成分简单,成本低廉,应用广泛。
镍基高温合金:以镍为基体,在中高温(650-1000℃)条件下使用的高温合金。在所有高温合金中,镍基高温合金的高温强度最大,应用范围最广泛。相比铁基合金,组织更稳定,有害相少,抗氧化和抗腐蚀能力更强。
钴基高温合金:在高温(730-1100℃)条件下使用的奥氏体高温合金,含钴量40%-65%。耐高温能力强,但钴是贵金属,成本相对较高,限制钴基合金的推广。
按照制造成型工艺划分
主要可以分为变形高温合金、铸造高温合金、粉末冶金高温合金三大类。
变形高温合金:是指可以进行热、冷变形加工,工作温度范围-253~1320℃,具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标,具有较高的抗腐蚀性能的一类合金。
铸造高温合金:以铸造方法直接制备零部件的高温合金材料。根据合金基体成分,可以分为铁基铸造高温合金、镍基铸造高温合金和钴基铸造高温合金3种类型。按结晶方式,又可以分为多晶铸造高温合金、定向凝固铸造高温合金、定向共晶铸造高温合金和单晶铸造高温合金等4种类型。
粉末冶金高温合金:用粉末冶金工艺制取的高温合金。与传统的铸锻高温合金相比,具有组织均匀,无宏观偏析,屈服强度高,耐疲劳性好等优点。
按照强化方式划分
主要包括固溶强化型、时效强化型、氧化物弥散强化型和纤维强化型四大类。