哈氏合金(Hastelloy alloy)
一、引言
哈氏合金是鎳基合金的一種，目前主要分為B、C、G三個系列，它主要用于鐵基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不銹鋼、非金屬材料等無法使用的強腐蝕性介質(zhì)場合，在國外已廣泛應用于石油、化工、環(huán)保等諸多領域。其牌號和典型使用場合如下表所示。
為改善哈氏合金的耐蝕性能和冷、熱加工性能，哈氏合金先后進行了三次重大改進， 其發(fā)展過程如下：
B系列 ：B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
C系列 ：C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
G系列 ：G → G-3（00Cr22Ni48Mo7Cu） → G-30(00Cr30Ni48Mo7Cu)
目前使用廣泛的是第二代材料N10665(B-2)、N10276(C-276)、N06022(C-22)、N06455(C-4)和N06985(G-3)。第三代材料N10675(B-3)、N10629(B-4)、N06059(C-59)處于階段。由于冶金技術的進步，近年來出現(xiàn)了多個牌號的含~6%Mo的所謂“超級不銹鋼”，替代了G系列合金，使得G系列合金的生產(chǎn)和使用迅速下降。
三、力學性能
哈氏合金的力學性能非常突出，它具有高強度、高韌性的特點，所以在機加工方面有一定的難度，而且其應變硬化傾向極強，當變形率達到15%時，約為18-8不銹鋼的兩倍。哈氏合金還存在中溫敏化區(qū)，其敏化傾向隨變形率的增加而增大。當溫度較高時，哈氏合金易吸收有害元素使它的力學性能和耐腐蝕性能下降。
在當前國內(nèi)外 哈氏合金激烈的市場競爭中，秉爭實業(yè)(金華市分公司)本著“誠信為本、客戶至上、精益就精、質(zhì)量優(yōu)先”的立業(yè)宗旨，一如既往地提高現(xiàn)有 哈氏合金產(chǎn)品質(zhì)量，不斷努力提高現(xiàn)有 哈氏合金產(chǎn)品質(zhì)量，不斷努力研究開發(fā)適用于客戶要求的 哈氏合金產(chǎn)品，完善售后服務，保證用戶運行而無后顧之憂。愿與各界朋友精誠合作，共謀發(fā)展！
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。鎳基合金是一種復雜的合金。它被廣泛地應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，主要應用于盤件，使用時間比較短，所以采用真空感應加電渣重熔的雙聯(lián)工藝。八十年代開始應用于航空領域，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）改進使用設計。由于GH4169的工作溫度不能高于650℃，所以應當加強零部件的冷卻，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)構復雜性有關，普通復雜程度的單晶葉片研制周期較短，但在航空發(fā)動機上應用也需經(jīng)歷較長的時間。從單晶實心葉片到單晶空心葉片、到氣冷復雜空心葉片等，技術難度跨度很大，相應的研制周期跨度也較大。一般一種普通復雜程度的單晶空心葉片從圖紙確認、模具設計到試制、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)構的單晶空心葉片從研制出來以后到航空發(fā)動機上應用需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] 。
類：在-253～650℃使用的等軸晶鑄造高溫合金這類合金在很大的范圍溫度內(nèi)具有良好的綜合性能，特別是在低溫下能保持強度和塑性均不下降。如在航空、航天發(fā)動機上用量較大的K4169合金，其650℃拉伸強度為1000MPa、屈服強度850MPa、拉伸塑性15%；650℃，620MPa應力下的持久壽命為200小時。已用于制作航空發(fā)動機中的擴壓器機匣及航天發(fā)動機中各種泵用復雜結(jié)構件等。
第二類：在650～950℃使用的等軸晶鑄造高溫合金這類合金在高溫下有較高的力學性能及抗熱腐蝕性能。例如K419合金，950℃時，拉伸強度大于700MPa、拉伸塑性大于6%；950℃，200小時的持久強度極限大于230MPa。這類合金適于用做航空發(fā)動機渦輪葉片、導向葉片及整鑄渦輪。
第三類：在950～1100℃使用的定向凝固柱晶和單晶高溫合金這類合金在此溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的綜合性能和抗氧化、抗熱腐蝕性能。例如DD402單晶合金，1100℃、130MPa的應力下持久壽命大于100小時。這是國內(nèi)使用溫度的渦輪葉片材料，適用于制作新型高性能發(fā)動機的一級渦輪葉片。
隨著精密鑄造工藝技術的不斷提高，新的特殊工藝也不斷出現(xiàn)。細晶鑄造技術、定向凝固技術、復雜薄壁結(jié)構件的CA技術等都使鑄造高溫合金水平大大提高，應用范圍不斷提高。
粉末冶金
采用霧化高溫合金粉末，經(jīng)熱等靜壓成型或熱等靜壓后再經(jīng)鍛造成型的生產(chǎn)工藝制造出高溫合金粉末的產(chǎn)品。采用粉末冶金工藝，由于粉末顆粒細小，冷卻速度快，從而成分均勻，無宏觀偏析，而且晶粒細小，熱加工性能好，金屬利用率高，成本低，尤其是合金的屈服強度和疲勞性能有較大的提高。
FGH95粉末冶金高溫合金，650℃拉伸強度1500MPa；1034MPa應力下持久壽命大于50小時，是當前在650℃工作條件下強度水平的一種盤件粉末冶金高溫合金。粉末冶金高溫合金可以滿足應力水平較高的發(fā)動機的使用要求,是高推重比發(fā)動機渦 、壓氣機盤和渦輪擋板等高溫部件的選擇材料。
