1、GH4169高溫合金
GH4169合金是鎳一鉻一鐵基高溫合金。GH4169合金屬于鎳基變形高溫合金。鎳基合金是一種復(fù)雜的合金。它被廣泛地應(yīng)用于制造各種高溫部件。同時，也是所有高溫合金中為注目的一種合金。它的相對使用溫度在所有普通合金系中也是的。目前，先進的飛機發(fā)動機中這種合金的比重在50%以上。
GH4169合金是由國際鎳公司亨廷頓分公司的Eiselstein研制成功，于1995年公開介紹的時效硬化鎳—鉻—鐵基變形合金。合金是以體心立方g〞和面心立方g′相為沉淀強化的一種鎳基變形高溫合金，在650℃以下具有高的抗拉強度、屈服強度和良好的塑性，具有良好的抗腐蝕、抗輻射能、疲勞、斷裂韌性等綜合性能，以及滿意的焊接和焊后成型性能等。合金在-253～650℃很寬的溫度范圍內(nèi)組織性能穩(wěn)定，成為在深冷和高溫條件下用途極廣的高溫合金。由于GH4169良好的綜合性能，目前被廣泛用于航空發(fā)動機的壓氣機盤、壓氣機軸、壓氣機葉片、渦 、渦輪軸、機匣、緊固件和其它結(jié)構(gòu)件和板材焊接件等 [3] 。
我國于70年代開始研制GH4169合金，主要應(yīng)用于盤件，使用時間比較短，所以采用真空感應(yīng)加電渣重熔的雙聯(lián)工藝。八十年代開始應(yīng)用于航空領(lǐng)域，提高和改進材料質(zhì)量、提高合金的綜合性能和使用可靠性成為主要的研究方向。當(dāng)前GH4169合金的主要研究方向為：
（1）改進冶煉工藝，量化冶煉參數(shù)，實現(xiàn)程序穩(wěn)定操作，使合金顯組織更加均勻，從而得到優(yōu)良的屈服和疲勞強度以及抗裂紋擴展止裂能力，提高低周疲勞強度等；
（2）改進熱處理工藝。目前的熱處理工藝不能很好的鋼錠中心的偏析，所以對組織的均勻性有不利影響，因此采用合理的均勻化退火工藝，得到細晶坯料成為現(xiàn)在的主要研究方向之一；
（3）改進使用設(shè)計。由于GH4169的工作溫度不能高于650℃，所以應(yīng)當(dāng)加強零部件的冷卻，充分發(fā)揮該高溫合金的高性能、低成本等優(yōu)點；
（4）提高組織穩(wěn)定性能。由于航空發(fā)動機部件的長壽命要求，對于提高GH4169合金長期時效組織穩(wěn)定性方面也是至關(guān)重要的。
2、單晶高溫合金
目前單晶合金材料已發(fā)展到第四代，承溫能力到1140℃，已近金屬材料使用溫度極限。未來要進一步滿足先進航空發(fā)動機的需求，葉片的研制材料要進一步拓展，陶瓷基復(fù)合材料有望取代單晶高溫合金滿足熱端部件在更高溫度環(huán)境下的使用。
單晶高溫合金葉片研制難度和周期與其結(jié)構(gòu)復(fù)雜性有關(guān)，普通復(fù)雜程度的單晶葉片研制周期較短，但在航空發(fā)動機上應(yīng)用也需經(jīng)歷較長的時間。從單晶實心葉片到單晶空心葉片、到氣冷復(fù)雜空心葉片等，技術(shù)難度跨度很大，相應(yīng)的研制周期跨度也較大。一般一種普通復(fù)雜程度的單晶空心葉片從圖紙確認、模具設(shè)計到試制、再到小批投產(chǎn)，需要1～2年時間。但單晶葉片由于其復(fù)雜的服役環(huán)境，需要進行大量的驗證試驗，一般一種普通結(jié)構(gòu)的單晶空心葉片從研制出來以后到航空發(fā)動機上應(yīng)用需5～10年的時間，有的隨發(fā)動機研制進度，甚至需要15年或更長的時間 [4] 。
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目前各種先進鑄件制造技術(shù)和加工設(shè)備在不斷開發(fā)和完善，如熱控凝固、細晶工藝、激光成形修復(fù)技術(shù)、耐磨鑄件鑄造技術(shù)等，原有技術(shù)水平不斷提高完善從而提高各種高溫合金鑄件產(chǎn)品的質(zhì)量一致性和可靠性。
不含或少含鋁、鈦的高溫合金，一般采用電弧爐或非真空感應(yīng)爐冶煉。含鋁、鈦高的高溫合金如在大氣中熔煉時，元素?zé)龘p不易控制，氣體和夾雜物進入較多，所以應(yīng)采用真空冶煉。為了進一步降低夾雜物的含量，改善夾雜物的分布狀態(tài)和鑄錠的結(jié)晶組織，可采用冶煉和二次重熔相結(jié)合的雙聯(lián)工藝。冶煉的主要手段有電弧爐、真空感應(yīng)爐和非真空感應(yīng)爐；重熔的主要手段有真空自耗爐和電渣爐。
固溶強化型合金和含鋁、鈦低（鋁和鈦的總量約小于4.5%）的合金錠可采用鍛造開坯；含鋁、鈦高的合金一般要采用擠壓或軋制開坯，然后熱軋成材，有些產(chǎn)品需進一步冷軋或冷拔。直徑較大的合金錠或餅材需用水壓機或快鍛液壓機鍛造。
2、結(jié)晶冶金工藝
為了減少或鑄造合金中垂直于應(yīng)力軸的晶界和減少或疏松，近年來又發(fā)展出定向結(jié)晶工藝。這種工藝是在合金凝固過程中使晶粒沿一個結(jié)晶方向生長，以得到無橫向晶界的平行柱狀晶。實現(xiàn)定向結(jié)晶的首要工藝條件是在液相線和固相線之間建立并保持足夠大的軸向溫度梯度和良好的軸向散熱條件。此外，為了全部晶界，還需研究單晶葉片的制造工藝。
3、粉末冶金工藝
粉末冶金工藝，主要用以生產(chǎn)沉淀強化型和氧化物彌散強化型高溫合金。這種工藝可使一般不能變形的鑄造高溫合金獲得可塑性甚至超塑性。
4、強度提高工藝
⑴固溶強化
加入與基體金屬原子尺寸不同的元素(鉻、鎢、鉬等)引起基體金屬點陣的畸變，加入能降低合金基體堆垛層錯能的元素（如鈷）和加入能減緩基體元素擴散速率的元素（鎢、鉬等），以強化基體。
⑵ 沉淀強化
通過時效處理，從過飽和固溶體中析出第二相（γ’、γ"、碳化物等），以強化合金。γ‘相與基體相同，均為面心立方結(jié)構(gòu)，點陣常數(shù)與基體相近，并與晶體共格，因此γ相在基體中能呈細小顆粒狀均勻析出，阻礙位錯運動，而產(chǎn)生顯著的強化作用。γ’相是A3B型金屬間化合物，A代表鎳、鈷，B代表鋁、鈦、鈮、鉭、釩、鎢，而鉻、鉬、鐵既可為A又可為B。鎳基合金中典型的γ‘相為Ni3(Al,Ti)。γ’相的強化效應(yīng)可通過以下途徑得到加強：
①增加γ‘相的數(shù)量；
②使γ’相與基體有適宜的錯配度，以獲得共格畸變的強化效應(yīng)；
③加入鈮、鉭等元素增大γ’相的反相疇界能，以提高其抵抗位錯切割的能力；
④加入鈷、鎢、鉬等元素提高γ‘相的強度。γ"相為體心四方結(jié)構(gòu)，其組成為Ni3Nb。因γ"相與基體的錯配度較大,能引起較大程度的共格畸變，使合金獲得很高的屈服強度。但超過700℃，強化效應(yīng)便明顯降低。鈷基高溫合金一般不含γ相，而用碳化物強化。