高温合金行业报告：金属新材料优质赛道（95页）

行业报告下载 2022年05月23日 07:47 管理员

变形高温合金是最先用于航空发动机的高温合金，目前已是用量最大、品种最多的一类高温材料。变形高温合金是经过锻造、轧制、墩粗和冷拔等塑性变形工艺和热处理支撑的一类高温材料，以涡轮盘为主要应用领域，按照涡轮盘使用温度，变形高温合金大致可划分为五代。变形高温合金合金化程度较低，因而发展初期合金成分设计十分关键，目前高温合金中的元素共有十多种，可分为三类：第一类，优先形成塑性性能好的奥氏体的元素，包括 Ni、Co、Fe、Cr、Mo、W、V 等；第二类，进入基体形成γ'相强化相的元素，包括 Al、Ti、Nb、Ta 等；第三类，原子直径大小不固定，常偏聚在晶界导致晶界偏析的元素，有 Pb、Sn 等。合金成分设计的原则主要在于控制有害相析出、促进有利相生成，以保证高温合金的高温强度。

随着高温合金的发展，各元素优化性能的理论及数据库都日趋完善，相关模型相继建立，如电子空穴理论与相计算、d 电子合金理论与新相机算、多元线性回归及人工神经网络等，为计算机辅助设计变形高温合金成分打下了坚实的基础，同时减少了实际实验次数以降低合金成本。高温合金的变形工艺是合金在外力作用下，通过塑性变形，形成具有一定形状、尺寸及力学性能的型材、毛坯和零件的加工方法，可分为冷加工和热加工，个别采用温加工。冷加工方面主要指丝材拉丝、管材冷拉冷拔及薄板的冷轧，热加工则包括锻造、焊接等，主要可以细化晶粒、均匀组织及消除铸造缺陷，可大幅改善高温合金的力学性能，其中锻造热加工工艺是变形高温合金的主要手段。化学成分和组织结构是决定合金性能的关键所在，合金成分、熔炼工艺及变形工艺确定后，合金性能往往依然无法满足需求，热处理工艺是最后的补足手段。然而合理的热处理工艺必然需要对合金的组成、相的稳定性及性能要求拥有深入的了解，尤其是镍基高温合金不易在加热过程控制（调整）晶粒大小，因而热处理工艺是构建变形高温合金护城河的关键所在。