超合金的应用、历史

超合金的重要性

• 超合金是能够在接近其熔点的高温下运作的金属合金，具有高强度、高熔点、耐腐蚀或氧化以及抗蠕变的特性。
• 超合金在提升效率方面至关重要，尤其是在需要承受高温的工程应用中，如喷气发动机和燃气轮机。

超合金的特殊性

• 超合金，尤其是镍基超合金，因其独特的γ/γ'微观结构而拥有卓越的高温性能。
• 镍基超合金展现出异常的屈服强度，即在高温下其强度不降反增。

超合金的发展历史

• 超合金的发展始于20世纪初，最初使用的是可溶于面心立方（FCC）结构的Fe、Ni和Co金属。
• 随着时间的推移，通过合金化和加工技术的进步，发展出了具有更高精度组成的合金，如采用真空熔炼技术。

超合金的制造（加工）

• 工业规模的超合金通常通过铸造或锻造两种方法之一制造。
• 铸造超合金可以直接固化成特定形状，而锻造超合金则是将合金加热、变形并锻造成最终形状。

超合金的晶粒尺寸

• 对于超合金而言，晶粒尺寸对其蠕变性能有重要影响。单晶涡轮叶片因其无晶界而具有最佳的蠕变性能。

热障涂层

• 热障涂层是一种应用于超合金上的涂层，用以保护超合金免受高温影响。

超合金的应用

• 超合金主要应用于燃气轮机，尤其是涡轮叶片和涡轮盘。
• 除了燃气轮机，超合金也用于其他高温应用，如核反应堆、汽车引擎、金属加工、医疗应用、航天器、热处理设备等。

铁基和钴基超合金

• 铁基超合金实际上是用于高温应用的特定类型的钢。
• 钴基超合金在没有γ'相之前，强度不如镍基超合金，但可以在更高的温度下使用。

结论

• 超合金是复杂的合金系统，对发电和运输至关重要。
• 镍基超合金因其γ基体和γ'沉淀相的微观结构而具有极高的蠕变抗力和异常的屈服强度。