国外高温合金的发展

国外高温合金的发展

高温合金的发展与航空发动机的进步密切相关。1929年，英美的Merica、Bedford 和Pilling 等人将少量的Ti和 Al 加入到 80Ni—20Cr 电工合金，使该合金具有显著的蠕变强化作用，但这并未引起人们的注意。1937 年，德国 Hans von ohain 涡轮喷气发动机Heinkel 问世，1939年英国也研制出Whittle 涡轮喷气发动机。然而，喷气发动机热端部件特别是涡轮叶片对材料的耐高温性和应力承受能力具有很高要求。1939年英国 Mond 镍公司（后称国际镍公司）首先研制成一种低C 且含Ti的镍基合金 Nimonic75，准备用作Whittle发动机涡轮叶片，但不久，性能更优越的Nimonic80合金问世，该合金含铝和钛，蠕变性能至少比 Nimonic75 高50℃。1942年，Nimonic80.成功地被用作涡轮喷气发动机的叶片材料，成为最早的 Ni;（Al，Ti）强化的涡轮叶片材料。此后，该公司在合金中加入硼、锆、钴、钼等合金元素，相继开发了Nimonic80A、Nimonic90……等合金，形成Nimonic 合金系列。

美国的 Halliwel1 于1932年开发了含铝、钛的弥散强化型镍基合金K42B，该合金在 40年代初被用以制造活塞式航空发动机的增压涡轮。美国开始发展航空燃气涡轮是在1941 年以后。Hastelloy B镍基合金1942年用于GE 公司的Bellp-59喷气发动机及其后的I-40 喷气发动机，1944 年西屋公司的 Yan Kee19A发动机则采用了钻基合金 HS 23精密铸造叶片。美国对精密铸造叶片情有独钟，主要是由干其生产效率高干锻造叶片。

1950年美国出兵朝鲜，由于钴的资源短缺，镍基合金得到发展并被广泛用作涡轮叶片。在这一时期，美国的 PW公司、GE公司和特殊金属公司分别开发出了Waspalloy、M-252和Udmit500 等合金，并在这些合金发展基础上，形成了Inconel、Mar-M、Udmit等牌号系列。

在高温合金发展过程中，工艺对合金的发展起着极大的推进作用。20世纪 40年代到50年代中期，主要是通过合金成分的调整来提高合金的性能。20世纪 50年代真空熔炼技术的出现，合金中有害杂质和气体的去除，特别是合金成分的精确控制，使高温合金前进了一大步，出现了一大批如 Mar-M 200、In 100和 B 1900 等高性能的铸造高温合金。进入20 世纪 60 年代之后，定向凝固、单晶合金、粉末冶金、机械合金化、陶瓷过滤等温锻造等新型工艺的研究开发蓬勃发展，成为高温合金发展的主要推动力，其中定向凝固工艺所起的作用尤为重要，采用定向凝固工艺制出的单晶合金，其使用温度接近合金熔点的90%，至今，各国先进航空发动机无不采用单晶高温合金涡轮叶片.