我國以 Inconel718合金為基礎(chǔ)進行研制, 設計出 GH4169 鎳基高溫合金。 GH4169 合金性能****的使用溫度范圍為-253 °C~650 °C,此時不僅強度和塑性非常高,屈服強度和持久度也很高,同時抗輻射、耐腐蝕,焊接性能也很優(yōu)異,因此 GH4169 合金廣泛應用于核能、石油以及航空航天等領(lǐng)域。這使得這款合金自推出開始,就受到各界的關(guān)注,目前其產(chǎn)量可達鎳基高溫合金總產(chǎn)量的 50%左右。
在 GH4169 合金的應用中,航空發(fā)動機關(guān)鍵部件的應用是 GH4169 合金發(fā)展的主要動力,同時 GH4169 合金也確保了航空發(fā)動機的穩(wěn)定運行。
一種合金擁有良好的性能肯定是離不開它的化學成分及其組織結(jié)構(gòu), GH4169合金也不例外。它的化學成分如表1所示, 強化相主要為 γ′相和 γ″相,分別為為 Ni3(Al,Ti,Nb)和 Ni3Nb 相。 GH4169 合金一般含有十幾種化學元素, 這些元素在合金晶體結(jié)構(gòu)中處于不同位置, 可據(jù)此將它們分為以下三類:
****類元素為固溶強化元素, 包含來自第 V、 VI、 VII 族的鎳、鐵、鉻、鈷、 鎢和鉬等,它們擇優(yōu)選擇進入形成奧氏體基體(γ′);
第二類元素為沉淀強化元素, 包含來自第 III、 V、 VI 族鈮、 鋁、鈦、鉿和鉬等,它們分配進入形成 γ″沉淀相;
第三類元素為間隙元素, 包含來自第 II、 III、 IV 族的硼、 鋯和碳等,它們易在晶界處發(fā)生偏析。
GH4169粉末掃描電鏡圖像
GH4169粉末掃描電鏡圖像 -高倍
對3D打印和激光熔覆工藝而言,粉末的球形度、氧含量、流動性以及空心球比例對最終成型件的性能有著決定性的影響。冠達科技生產(chǎn)的3D打印用GH4169高溫合金粉末球形度達90%以上,氧含量可保持在100ppm以內(nèi),霍爾流速15.6s,可滿足3D打印工藝需求。
3D打印用GH4169 粉末粒度分布
GH4169合金組織對熱加工工藝特別敏感,加工者需要掌握合金中相析出和熔化規(guī)律及組織與工藝、性能間的相互關(guān)系,來開發(fā)出可行的工藝,才能制造出滿足不同強度級別和使用要求的零件。GH4169合金的盤類、環(huán)類、葉片、軸類和殼體部件被用于下一代火箭發(fā)動機零部件。
中國牌號:GH4169/GH169、GH169 (GH4169)
美國牌號:Inconel 718/UNS NO7718
法國牌號:NC19FeNb
GH4169合金是以體心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀強化的鎳基高溫合金,在-253~700℃溫度范圍內(nèi)具有良好的綜合性能,650℃以下的屈服強度居變形高溫合金的首位,并具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能,以及良好的加工性能、焊接性能和長期組織穩(wěn)定性,能夠制造各種形狀復雜的零部件,在宇航、核能、石油工業(yè)中,在上述溫度范圍內(nèi)獲得了極為廣泛的應用。
該合金的另一特點是合金組織對熱加工工藝特別敏感,掌握合金中相析出和溶解規(guī)律及組織與工藝、性能間的相互關(guān)系,可針對不同的使用要求制定合理、可行的工藝規(guī)程,就能獲得可滿足不同強度級別和使用要求的各種零件。供應的品種有鍛件、鍛棒、軋棒、冷軋棒、圓餅、環(huán)件、板、帶、絲、管等。可制成盤、環(huán)、葉片、軸、緊固件和彈性元件、板材結(jié)構(gòu)件、機匣等零部件在航空上長期使用。
1.1 GH4169 材料牌號 GH4169(GH169)
1.2 GH4169 相近牌號 Inconel 718(美國),NC19FeNb(法 國)
1.3 GH4169 材料的技術(shù)標準
1.4 GH4169 化學成分 該合金的化學成分分為3類:標準成分、優(yōu)質(zhì)成分、高純成分,見表1-1。優(yōu)質(zhì)成分的在標準成分的基礎(chǔ)上降碳增鈮,從而減少碳化鈮的數(shù)量,減少疲勞源和增加強化相的數(shù)量,提高抗疲勞性能和材料強度。同時減少有害雜質(zhì)和氣體含量。高純成分是在優(yōu)質(zhì)標準基礎(chǔ)上降低硫和有害雜質(zhì)的含量,提高材料純度和綜合性能。
核能應用的GH4169合金,需控制硼含量(其他元素成分不變),具體含量由供需雙方協(xié)商確定。當ω(B)≤0.002%時,為與宇航工業(yè)用的GH4169合金加以區(qū)別,合金牌號為GH4169A。