高温合金是指以铁、镍、钴为基,能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料,具有优异的高温强度,良好的抗氧化和抗热腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金最根本的特性在于一定温度下所具有的高强度。
高温合金的分类有多种:按制造工艺分为变形高温合金、铸造高温合金和粉末高温冶金三类;按合金的主要元素分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金三类;按强化方式分为固溶强化、时效强化、氧化物弥散强化和晶界强化等。以工艺分类来看,变形高温合金应用范围最广,占比达70%,其次是铸造高温合金,占比20%。以合金主要元素来看,镍基高温合金应用范围最广,占比达80%,其次为镍-铁基,占比14.3%,钴基占比最少,占比5.7%。
中国高温合金产业于1956年开始发展,历经60多年的发展,我国已形成了生产装备比较先进、具有一定规模的生产基地。
在变形高温合金方面,我国GH4169合金的质量水平的显著提高。在我国,该合金主要用于涡轴发动机的甩油盘、鼓筒轴、涡轮螺栓等各种重要零件、先进歼击机发动机用盘件等各类关键部件以及液体火箭发动机的关键热部件。通过不断提高合金纯洁度、改善盘件加工工艺、掌握了GH4169合金组织和性能方面的规律,使其生产和质量稳定性有了明显提高。
在铸造高温合金方面,根据航空发动机发展要求,我国研制了数个具有较高性能的定向凝固高温合金并研究其相应的叶片制造工艺,其中DZ404、DZ422和DZ422B已在现役航空发动机中投入批量生产。此外,为新机种研制成功了DZ4125、DZ4125L和DZ417G涡轮叶片材料,其使用温度为1000℃左右,以及DZ640M导向叶片材料,这些合金均已通过使用考核。
在粉末高温合金方面,成型的粉末FGH4095合金挡板已在研制的新型航空发动机中通过台架试车和试飞考核,并进行了批量生产,粉末FGH4095直接热等静压成型的小型涡轮盘也通过了新型涡轴发动机的试车考核。此外,直接热等静压成型FGH4097粉末涡轮盘的研制已顺利取得进展,将在新试制的发动机中进行使用考核。
根据新思界产业研究中心发布的
《2017-2022年中国高温合金市场发展现状及前景预测报告》显示,高温合金凭借优异的抗氧化和抗热腐蚀性能在航空发动机、汽车发动机、燃气轮机、核电、石油化工等多个领域广泛应用。2016年,国内高温合金的产量达2万吨。