高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基體,能在600℃以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長(zhǎng)期工作的一類金屬材料;并具有較高的高溫強(qiáng)度,良好的抗氧化和抗腐蝕性能,良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金為單一奧氏體組織,在各種溫度下具有良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性。基于上述性能特點(diǎn),且高溫合金的合金化程度較高,又被稱為“超合金”,其廣泛應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域。
單晶高溫合金是指合金以單個(gè)晶體為單位,合金化程度高于普通的高溫合金。晶界的消除從而不易產(chǎn)生裂紋源,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的鑄鍛高溫合金鑄錠偏析嚴(yán)重、熱加工性能差、成形困難等難點(diǎn),因而其具有良好的持久壽命、低蠕變速率和良好的抗熱疲勞性能。
20世紀(jì)80年代以來(lái),單晶高溫合金一直沿著其獨(dú)特的道路發(fā)展。隨著合金設(shè)計(jì)理論水平的提高和生產(chǎn)工藝的改進(jìn),相繼出現(xiàn)耐溫能力比第1代單晶合金分別大約高30℃和60℃的第2代單晶合金和第3代單晶合金;第1代單晶高溫合金的代表有DD2, DD3, DD4, DD26, DD26C, DD402, DD8, CMSX-2, PWA1480, NWC8TA6AK等,第2代單晶高溫合金的代表有PWA1484 ,CMSX-4, DD6, DD406, DD398, DD5, DD99, M09A, DD13, ReneN5等,第3代單晶高溫合金的代表有CMSX-10, CMSX-11, ReneN6, TMS-75, TMS-82, DD9, DD10, DD32, DD33, DD90等。
DD402是鎳基沉淀硬化型單晶高溫合金,為第一代單晶合金。與國(guó)外第一代單晶合金PWA 1480合金相比,該合金含鉭量少,因此價(jià)格比較便宜。合金的成分簡(jiǎn)單、密度較低,具有高的蠕變強(qiáng)度和抗疲勞性能,良好的單晶鑄造性能、較寬的固溶處理溫度范圍,并具有良好的組織穩(wěn)定性、環(huán)境性能和涂層性能。適合于制作1050℃以下工作對(duì)的渦輪工作葉片及其他高溫部件。
DD402合金已用于制作航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪工作葉片。與該合金相近的cmsx-2合金在國(guó)外已成功地用于arriel等發(fā)動(dòng)機(jī)。該合金中w相高達(dá)68%,y相平均尺寸為0.45m。由于y/y錯(cuò)配度小,使得合金的蠕變強(qiáng)度高。合金無(wú)釩、低鉬、適量的鎢和鉭以及佳的ti/al比,保證了合金的環(huán)境性能和涂層性能。合金經(jīng)850℃*3000h時(shí)效后,不析出tcp相。