镍基单晶高温合金研究进展

孙晓峰，金 涛，周亦胄，胡壮麒

(中国科学院金属研究所，辽宁沈阳110016)

1 前言

高温合金(Superalloy)是以铁、镍、钴为基体的一类高温结构材料，可以在600℃以上高温环境服役，并能承受苛刻的机械应力。高温合金具有高的室温和高温强度、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能、优异的蠕变与疲劳抗力、良好的组织稳定性和使用可靠性，广泛应用于涡轮发动机等先进动力推进系统热端部件。高温合金研究的不断深入，不仅推动了航空/航天发动机等国防尖端技术的进步，而且促进了交通运输、能源动力、石油化工、核工业等国民经济相关产业的技术发展。

单晶高温合金消除了晶界，明显减少了降低熔点的晶界强化元素，使合金的初熔温度提高，能够在较高温度范围进行固溶处理，其强度比等轴晶和定向柱晶高温合金大幅度提高，因而得到了广泛应用。自20世纪80年代开始，PWA1480、CMSX-2、CMSX-3、SRR99等第一代单晶高温合金出现以来，单晶高温合金的研究取得了突破性进展。随着合金设计理论水平的提高和铸造工艺技术的进步，以及Re元素的添加，相继出现了以PWA1484、CMSX-4、RenéN5等为代表，耐温能力比第一代单晶高温合金高约30℃的第二代单晶高温合金[1－3]，和以 CMSX-10、RenéN6 等为代表，耐温能力比第一代高约60℃的第三代单晶高温合金[4－6]。近年来，通过添加Ru，Pt，Ir等元素，又发展出以MC-NG、TMS-138、TMS-162等为代表的第四代和第五代单晶高温合金[7－9]。

由于Re和Ru元素储量稀缺和价格昂贵，使得先进单晶合金的成本成倍地增加，制约了这些合金的推广应用。单晶高温合金当前的发展重点之一是研发低成本合金。……