镍基单晶高温合金的研发背景

1. 镍基单晶高温合金的研发背景

为了满足高性能航空发动机的设计需求，多年来，各国十分重视镍基单晶高温合金的研制和开发。

2. 镍基单晶高温合金的研发历史

20世纪80年代以来，单晶高温合金一直沿着其独特的道路发展。随着合金设计理论水平的提高和生产工艺的改进，相继出现耐温能力比第1代单晶合金分别大约高30℃和60℃的第2代单晶合金和第3代单晶合金;第2代单晶高温合金的代表有PWA1484(') ,C MSX一4(2).等，第3代单晶高温合金的代表有CMSX一loll',CM SX一11(0),R e neN6(5)等。研究表明[(6)，第3代单晶高温合金CMSX一10的耐温能力比第2代单晶合金CMSX -4(最高使用温度约(1163cC)的大约高3090，其使用温度可达1204℃左右，同时，还具有十分明显的蠕变强度优势。近年来出现的第4代单晶合金RR3010的承温能力达到11800C('1，用在英国RR公司最新研制的Trent发动机上。Re的加入以及Hf,Y ,La ,Ru 等元素的合理应用，使新的单晶合金的持久性能和抗环境性能均有明显的提高。

3. 国产的镍基单晶高温合金价格贵吗？

DD406（DD6）单晶高温合金
一、概述
  DD406是我国研制的第二代镍基单晶高温合金，具有高温强度高、综合性能好、组织稳定及铸造工艺性能好等优点。与国外应用的第二代单晶高温合金PWA1484、Rene N5、CMSX-4相比，其拉伸性能、持久性能、蠕变性能、抗氧化性能及耐热腐蚀性能等均达到设置部分超过其水平，且因其含Re量低而具有低成本的优势。该合金持久强度适用制作具有复杂内腔的燃气涡轮在1100℃以下工作的涡轮工作叶片和1150℃以下工作的导向叶片等高温零件。
二、应用概况及特性
  合金已被选用于制作多种先进航空发动机涡轮工作叶片与导向叶片，正在多重发动机上进行试车考核，并且该合金通过了某发动机的试车考核、飞行考核及设计定型技术鉴定。
三、材料技术标准
  GB/T 14992 高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号
  Q/6S 1678   DD6合金锭
四、熔炼与铸造工艺
  采用真空感应炉熔炼母合金，在真空定向凝固炉中重熔浇注单晶铸件或试棒。

4. 我国单晶镍基高温合金是第2代还是第4代

第一代单晶高温合金：主要有DD2、DD3、DD4 (前三者研制单位： 北京航空材料研究院)、DD26与DD26C(中国科学院)、DD402(  钢铁研究总院和南方航空动力机械公司 )、DD8( 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室 )....等合金。


第二代单晶高温合金：DD6与DD398 (北京航空材料研究院)、DD5 (中国科学院金属研究所 )
另外，国内研制的无Re合金,如DD99、DD98等,其性能相当于第一、第二代单晶的水平。

中国科学院金属研究所发明提供了一种高强抗热腐蚀镍基单晶高温合金DD-13，该合金的组成成分构成和各成分的质量百分含量为：Cr：10.0～15.0%，Co：8.0～12.0%，Mo：0.5～3.0%，W：3.0～6.0%，Ta：4.0～7.0%，Al：3.0～5.0%，Ti：3.0～5.0%，C：0～0.4%，其余为Ni，6.5≤Al+Ti≤9，Al/Ti≤1。该合金不仅具有优良的抗热腐蚀性能，还具有较高的高温力学性能、良好的组织稳定性。既可以适用于地面与舰用燃气轮机高温部件，又可以适用于航天、航空发动机高温部件。

中国科学院金属研究所研制提供 一种高强度抗腐蚀镍基单晶高温合金M09A。其化学成分为(重量百分比)：Cr11.0～15.0％，Co8.0～9.0％，Mo1.8～2.2％，W3.5～4.4％，Ta5.0～6.0％，Al4.0～5.4％，Ti2.5～3.5％，B0.004～0.007％，C0.01～0.03％，Ni余量。该合金材料高温持久性能好，抗热腐蚀性能优异，组织稳定。


第三代单晶高温合金：DD9与DD10 ( 北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室 )、DD32、DD33( 中国科学院金属研究所高温合金研究部) 、 DD90(  中国科学院金属研究所)


第四代单晶高温合金：DD22 合金、中国科学院金属研究所发明一种高强度且组织稳定的第四代单晶高温合金，其特征在于:按重量百分比计，该合金的化学成分为:Cr 3～5%，Co 5～12%，W 6～8%，Mo 0.1～2%，Re 4.5～6%，Ru 2 ～4%，Al 5.5 ～6.5%, Ta 6 ～10%，其余为 Ni。另，某型号国产四代单晶X3含铼5%，含钌3%。

第五代含铼高温合金材料及单晶涡轮叶片： 首个已公开五代含铼高温合金的研制单位为成都航宇超合金技术有限公司( 母公司为陕西炼石有色资源股份有限公司)。据悉，北京航空材料研究院 与 中国科学院金属研究所亦各自在研第五代含铼高温合金，只是详情未公布。