镍基高温合金的组织性能及优化

成果编号：33265

价格：面议

完成单位：南京理工大学

单位类别：211系统院所

完成时间：2020年

成熟程度：研制阶段

服务产业领域：新材料

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发布人：李永胜离线

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航空发动机涡轮叶片和涡轮盘等高温部件以镍基高温合金为主要材料，高温应力条件下，抗高温氧化以及抗疲劳开裂是重要指标。镍基高温合金已达到使用温度极限，沉淀强化型镍基高温合金表现了更加优异的高温综合力学性能，具有极大应用潜力。本项目以多组元镍基变形高温合金为研究对象，提高合金的高温组织稳定性和力学性能为目标。采用热力学计算和计算机模拟，结合典型验证实验进行分析，模拟后优化合金熔炼参数和时效热处理方式减少合金熔炼过程中的开裂问题，研发了镍基高温合金锻造工艺，在高温合金种调控强化元素铝、钛含量解决钴镍基高温合金的开裂问题，形成工艺流程和参数；研究合金元素对镍基变形高温合金的密度、热加工区间、组织稳定性与力学性能的影响；开发综合性能优异的新型高温合金。优化后的合金的室温和高温拉伸、抗高温氧化性与应力变形开裂技术指标达到目标要求。为新型高温合金变形加工和热处理制定提供技术指导和理论参考。

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成果介绍

科技计划：国家级：

成果形式：新工艺、新产品

合作方式：技术开发、技术服务

参与活动： 2022年高校院所走进镇江产学研合作对接活动

专利情况：未申请专利

成果简介

综合介绍

创新要点

（1）使用相场模拟模型分析镍基高温合金在锻造过程的微观组织演化规律，优化参数调整合金熔炼比例，大幅度减少了开裂现象。（2）锻造高铝、高钛含量镍基高温合金，建立锻造防开裂工艺参数。（3）调控Al、Ti元素含量设计新型镍基变形高温合金，显著提高屈服强度，延伸率提高到50%以上。（4）明确了Al、Ti元素与温度对多组元镍基变形高温合金氧化的影响和氧化层开裂机理。本课题结合CALPHAD热力学计算，揭示Al、Ti元素对多组元合金氧化性能的影响规律。发现温度与合金元素活度是决定合金氧化物形成与抗氧化性能提升的重要因素。为发展具有优异综合性能的多组元新型镍基高温合金及其工程化应用提供指导。

技术指标

1、镍基高温合金室温拉伸屈服强度提高至1000MPa以上，750℃屈服强度850MPa以上，延伸率大于55%。 2、锻造高铝、高钛高温合金无宏观开裂。 3、阐明高温合金的氧化机理。 4、形成研究技术报告。

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