一、什么是高温合金？

高温合金，通常被称为超合金，是指一类在高温（通常指600°C以上）及严峻的应力条件下，仍能保持高强度、优异的抗蠕变、抗疲劳、抗腐蚀和抗氧化能力的金属材料。它们是航空航天、能源和化工等领域的关键材料。

二、高温合金有哪些？（按基体元素分类）

这是最主流的分类方式，主要分为三大类：

1. 铁基高温合金

• 简介：在铁-镍-铬体系基础上发展而来，镍和铬的含量较高。

• 特点：成本相对较低，在中温（600-800°C）范围内具有较好的综合性能。但高温性能（强度和抗蠕变）不如镍基和钴基合金。

• 例子：GH2132, GH2036等。“GH”是中国牌号，意为“高温合金”。

2. 镍基高温合金

• 简介：以镍为基体（含量通常超过50%），并添加铬、钴、钨、钼、铌、钽、铝、钛等多种合金元素。

• 特点：这是应用最广、性能最好的一类高温合金。具有极佳的高温强度、抗氧化和抗热腐蚀性能。工作温度可达1000°C以上。

• 例子：Inconel 718, Inconel 625, Rene系列， Hastelloy X等。这是航空发动机和燃气轮机的核心材料。

3. 钴基高温合金

• 简介：以钴为基体，含有大量的铬和镍，并添加钨、钼、钽等强化元素。

• 特点：抗热疲劳性能和耐磨性能极佳，在接近熔点时仍能保持强度。但其抗氧化性和绝对高温强度通常不如先进的镍基合金，且价格非常昂贵。

• 例子：Haynes 188, Stellite系列等。

三、都有哪些用途？

高温合金是“工业皇冠上的明珠”，主要应用于以下高端领域：

1. 航空航天领域（最大应用市场）

• 航空发动机：被誉为“飞机的心脏”，高温合金用量占发动机总重量的40%-60%。

• 涡轮叶片：承受温度最高、应力最复杂的部件，几乎全部采用镍基单晶高温合金。

• 涡轮盘：采用镍基变形高温合金或粉末高温合金。

• 燃烧室：需要优异的抗氧化和抗热疲劳性能，多采用镍基板材高温合金。

• 火箭发动机：用于涡轮泵、喷注器、喷管等高温部件。

2. 能源领域

• 燃气轮机发电：重型燃气轮机的涡轮叶片和导向叶片，要求长寿命和高可靠性。

• 核电站：用于核反应堆中的热交换器、燃料元件包壳管等。

3. 化工和冶金领域

• 石化工业：用于制造裂解炉管、转化炉管等，要求在高温高压和腐蚀性介质下工作。

• 玻璃制造：用于生产玻璃的坩埚、电极等。

4. 医疗和汽车领域

• 医疗：用于牙科植入物、人工关节等，利用其良好的生物相容性和耐腐蚀性。

• 汽车：高性能赛车的涡轮增压器叶片、排气阀等。

四、他们之间有什么区别？

为了更直观地比较，我们可以从以下几个维度来看它们的区别：

补充：按强化方式和制备工艺的区别

除了按基体分类，高温合金还可以按强化方式分为：

• 固溶强化型：依靠加入钨、钼等元素融入基体来提高强度。韧性好，易于焊接。

• 沉淀强化型：依靠加入铝、钛等元素，形成γ‘相或γ’’相来极大提高强度。这是高性能镍基合金的主要强化手段。

按制备工艺分为：

• 变形高温合金：通过锻造、轧制等传统工艺成型。强度高，综合性能好。

• 铸造高温合金：通过精密铸造直接成型，特别适合复杂形状的叶片。其中定向凝固柱晶和单晶合金是顶尖技术，消除了横向晶界，承温能力大幅提升。

• 粉末高温合金：用粉末冶金法制备，组织均匀无偏析，主要用于制造高性能涡轮盘。

总结

• 铁基可以看作是经济实用型，用在要求不那么极端的地方。

• 镍基是绝对的主力和性能王者，承载着最苛刻环境下的任务，尤其是航空发动机的热端部件。

• 钴基是特种部队，在需要抗疲劳、耐磨的特定场合发挥不可替代的作用，但因其战略资源和成本问题，应用范围相对较窄。