高温合金的耐热腐蚀特性
高温合金具有高的热强度和高的热稳定性，是航空发动机制造中不可缺少的重要材料，一台新型涡轮风扇发动机高温合金材料用量占发动机重量的50%以上。目前，航空发动机朝着大推力、低油耗、高推重比和长寿命的方向发展，主要通过提高压气机的增压比和涡轮前进口温度以及在设计方面采取相应的措施实现，世界上先进战斗机涡轮前进口温度已达到1300℃以上，压气机出口温度已超过800℃，因此在这样高的工作温度下，材料耐热性非常重要，否则不能适应现代航空发动机发展的需求。从上世纪60年代以来高温合金的工作温度平均每年提高10℃，但还满足不了发动机涡轮前进口温度不断提高的需求。
高温合金成分比较复杂，原冶金部颁发标准采用汉语拼音“GH”字样来表示。高温合金按基体元素分为铁基、镍基、钴基等；按合金的高温性能分为热强变形高温合金、热稳定变形高温合金。高温合金紧固件主要采用热强变形高温合金制作，这类合金的特点是热强度高，可用于高温工作条件下承受大载荷及复杂应力的零件，但冷变形很困难，必须采取热成形工艺。近年来从国外引进耐热性更好的高温合金有A286、Inconel718、Wasplloy、Rene41、Mp159、Nimonic80等。热强变形高温合金的室温强度也非常好，一般情况下抗拉强度都超过1000MPa，其中Mp159合金抗拉强度最高，可达到1795MPa。
除热强变形高温合金外，航空紧固件还采用热稳定变形高温合金材料制作，这类材料具有以下特点：抗氧化、抗腐蚀、抗冲刷能力很强，强度虽不高（σ0.2 = 300～400MPa），但塑性很好（δ=45%～60%），可进行深冲压和冷镦，常用于制造航空发动机受力不大而工作温度很高的零件与之相配套的紧固件，如燃烧室火焰筒、加力燃烧室及与相配套的螺栓、铆钉、锁片、销轴等。具体合金牌号有GH1140、GH3030、GH3039等。
几种热强变形高温合金主要成分，见表3-1。
表3-1 几种热强变形高温合金主要成分
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材料牌号 |
主 要 化 学 成 分 |
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中国 |
美国 |
C |
Cr |
Ni |
Co |
Mo |
Ti |
Fe |
Al |
Nb |
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GH2132 |
A-286 |
≦0.08 |
13.5-16 |
24-27 |
|
1.0- 1.5 |
1.90- 2.35 |
余 |
|
|
|
GH4169 |
Inconnel718 |
≦0.08 |
17-21 |
50-55 |
≦1.0 |
2.8- 3.3 |
0.75- 1.15 |
|
0.3 -0.7 |
4.75- 5.5 |
|
GH141 |
Rene41 |
0.06- 0.12 |
18-20 |
余 |
10-12 |
9.0- 10.5 |
3.00- 3.5 |
|
1.4- 1.8 |
|
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GH738 |
Waspaloy |
0.03- 0.1 |
18-21 |
余 |
12-15 |
3.5- 5.0 |
2.75- 6.25 |
|
1.2- 1.6 |
|
|
GH159 |
Mp159 |
≦0.04 |
18-20 |
余 |
34-38 |
6.0- 8.0 |
2.50- 3.25 |
8.0- 10 |
0.1- 0.3 |
0.25- 0.75 |
