2、新型高溫合金的研究
市場(chǎng)分析新型高溫合金主要包括：粉末高溫合金、金屬間化合物、ODS合金和高溫金屬自潤(rùn)材料等四種：
粉末高溫合金技術(shù)：FGH51粉末高溫合金是采用粉末冶金工藝制備的相沉淀強(qiáng)化型鎳基高溫合金。該合金γ相的體積分?jǐn)?shù)為$,-左右，其形成元素的原子分?jǐn)?shù)為50%左右。合金盤(pán)件的制造工藝路線(xiàn)是采用真空感應(yīng)熔煉制取母合金，然后霧化制取預(yù)合金粉末，進(jìn)而制成零件毛坯。與同類(lèi)鑄、鍛高溫合金相比，它具有組織均勻、晶粒細(xì)小、屈服度高和疲勞性能好等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前650度工作條件下強(qiáng)度水平的一種高溫合金。該種高溫金主要用于高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，如渦 和承力環(huán)件等 [7]  。
金屬間化合物用于制作各類(lèi)先進(jìn)運(yùn)載工具動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的構(gòu)件，減少自重、提能；
ODS合金具有優(yōu)良的高溫蠕變性能、高溫抗氧化性能、抗碳、硫腐蝕性能，可用于制造發(fā)動(dòng)鍵部件，也可用于火力發(fā)電系統(tǒng)、煤氣化爐、工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)和工業(yè)鍋爐、玻璃制造、汽車(chē)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、核反應(yīng)堆等；
高溫金屬基自潤(rùn)滑材料主要用于生產(chǎn)高溫自潤(rùn)滑軸承，主要用于替代含油軸承、鑲嵌式固體自潤(rùn)滑軸承、雙金屬軸瓦及鑄硫鋼固體潤(rùn)滑軸承（包括鑄鋼表面硫化處理軸承）在冶金設(shè)備上的應(yīng)用，該高溫自潤(rùn)滑軸承具有強(qiáng)度高、承載能力大、潤(rùn)滑效果好、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、噪音小、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn) [6]  。

鎳基高溫合金指的是以鎳為基體(含量一般大于50%) 在650～1000℃范圍內(nèi)具有較高的強(qiáng)度和良好的抗氧化、抗燃?xì)飧g能力的高溫合金。鎳基高溫合金(以下簡(jiǎn)稱(chēng)鎳基合金)是30年代后期開(kāi)始研制的。英國(guó)于1941年首先生產(chǎn)出鎳基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；為了提高蠕變強(qiáng)度又添加鋁，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美國(guó)于40年代中期，蘇聯(lián)于40年代后期，中國(guó)于50年代中期也研制出鎳基合金。
鎳基合金的發(fā)展包括兩個(gè)方面：合金成分的改進(jìn)和生產(chǎn)工藝的革新。50年代初，真空熔煉技術(shù)的發(fā)展，為煉制含高鋁和鈦的鎳基合金創(chuàng)造了條件。初期的鎳基合金大都是變形合金。50年代后期，由于渦輪葉片工作溫度的提高，要求合金有更高的高溫強(qiáng)度，但是合金的強(qiáng)度高了，就難以變形，甚至不能變形，于是采用熔模精密鑄造工藝，發(fā)展出一系列具有良好高溫強(qiáng)度的鑄造合金。60年代中期發(fā)展出性能更好的定向結(jié)晶和單晶高溫合金以及粉末冶金高溫合金。為了滿(mǎn)足艦船和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的需要，60年代以來(lái)還發(fā)展出一批抗熱腐蝕性能較好、組織穩(wěn)定的高鉻鎳基合金。在從40年代初到70年代末大約40年的時(shí)間內(nèi)，鎳基合金的工作溫度從 700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。鎳基高溫合金的發(fā)展趨勢(shì)見(jiàn)圖1。

所謂雙相不銹鋼是在其固淬組織中鐵素體相與奧氏體相各占一半，一般少相的含量也需要達(dá)到30%。

由于兩相組織的特點(diǎn)，通過(guò)正確控制化學(xué)成分和熱處理工藝，使DSS(Duplex Stainless Steel，簡(jiǎn)稱(chēng)DSS)，兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)。

與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢(shì)如下：

⑴屈服強(qiáng)度比普通奧氏體不銹鋼高一倍多，且具有成型需要的足夠的塑韌性。采用雙相不銹鋼制造儲(chǔ)罐或壓力容器的壁厚要比常用的奧氏體減少30-50%，有利于降低成本。

⑵具有優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕破裂的能力，即使是含合金量 的雙相不銹鋼也有比奧氏體不銹鋼更高的耐應(yīng)力腐蝕破裂的能力，尤其在含氯離子的環(huán)境中。應(yīng)力腐蝕是普通奧氏體不銹鋼難以解決的突出問(wèn)題。

⑶在許多介質(zhì)中應(yīng)用普遍的2205雙相不銹鋼的耐腐蝕性?xún)?yōu)于普通的316L奧氏體不銹鋼，而超級(jí)雙相不銹鋼具有極高的耐腐蝕性，在一些介質(zhì)中，如醋酸，甲酸等甚至可以取代高合金奧氏體不銹鋼，乃至耐蝕合金。

⑷具有良好的耐局部腐蝕性能，與合金含量相當(dāng)?shù)膴W氏體不銹鋼相比，它的耐磨損腐蝕和疲勞腐蝕性能都優(yōu)于奧氏體不銹鋼。

⑸比奧氏體不銹鋼的線(xiàn)膨脹系數(shù)低，和碳鋼接近，適合與碳鋼連接，具有重要的工程意義，如生產(chǎn)復(fù)合板或襯里等。

⑹不論在動(dòng)載或靜載條件下，比奧氏體不銹鋼具有更高的能量吸收能力，這對(duì)結(jié)構(gòu)件應(yīng)付突發(fā)事故如沖撞，爆炸等，雙相不銹鋼優(yōu)勢(shì)明顯，有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的弱勢(shì)如下：

⑴應(yīng)用的普遍性與多面性不如奧氏體不銹鋼，例如其使用溫度必須控制在250攝氏度以下。

⑵其塑韌性較奧氏體不銹鋼低，冷，熱加工工藝和成型性能不如奧氏體不銹鋼。

⑶存在中溫脆性區(qū)，需要嚴(yán)格控制熱處理和焊接的工藝制度，以避免有害相的出現(xiàn)，損害性能。

與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢(shì)如下：

⑴綜合力學(xué)性能比鐵素體不銹鋼好，尤其是塑韌性，不象鐵素體不銹鋼那樣對(duì)脆性敏感。

⑵除耐應(yīng)力腐蝕性能外，其他耐局部腐蝕性能都優(yōu)于鐵素體不銹鋼。

⑶冷加工工藝性能和冷成型性能遠(yuǎn)優(yōu)于鐵素體不銹鋼。

⑷焊接性能也遠(yuǎn)優(yōu)于鐵素體不銹鋼，一般焊前不需預(yù)熱，焊后不需熱處理。

⑸應(yīng)用范圍較鐵素體不銹鋼寬。與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的弱勢(shì)如下：合金元素含量高，價(jià)格相對(duì)高，一般鐵素體不含鎳。

綜上所述，可以概括地看出DSS的使用性能和工藝性能的樣貌，它以其優(yōu)越的力學(xué)與耐腐蝕綜合性能贏得了使用者的青睞，已成為既節(jié)省重量又節(jié)省投資的優(yōu)良的耐蝕工程材料。

沉淀硬化鋼常用牌號(hào)：
17-4PH/0Cr17Ni4Cu4Nb/05Cr17Ni4Cu4Nb/AISI630,UNS S17400/SUS630/X5CrNiCuNb16-4/PH15-7Mo/（UNS S15700、SUS 632）0Cr15Ni7Mo2Al/ AM-350(UNS S35000/SUS 633)0Cr16Ni4Mo3N/17-7PH(SUS 631) 07Cr17Ni7Al/UNS S17700/AISI 631/ PH13-8Mo/0Cr13Ni8Mo2Al（UNS S13800、XM13/04Cr13Ni8Mo2Al/15-5PH（UNS S15500、XM12）1.4545/XM-12/05Cr15Ni5Cu4Nb/0Cr15Ni5Cu4Nb/Custom-455/00Cr12Ni8Cu2TiNb /AM-355(634型) AM350/0Cr16Ni4Mo3N
根據(jù)鋼的組織可分為3類(lèi)：(1)馬氏體沉淀硬化不銹鋼，以中國(guó)0Cr17Ni7TiAl和0Cr17Ni4Cu4Nb為代表。(2)半奧氏體沉淀硬化不銹鋼，以0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7Mo2Al為代表。(3)奧氏體沉淀硬化不銹鋼，它實(shí)際上為鐵基高溫合金，以0Cr15Ni20Ti2MoVB、1Cr17Ni10P為代表。
設(shè)計(jì)要點(diǎn) (1)馬氏體沉淀硬化不銹鋼。鋼中碳含量一般≤0.1％，但≥0.05％，目的是既有好的焊接性、耐蝕性，又具有較好的強(qiáng)韌性；鉻含量一般在16％～17％以保證足夠的不銹性和耐蝕性；合適的鎳、鉻當(dāng)量，以便鋼中δ-鐵素體的含量處于水平(一般≤5％)，以免損害橫向性能和降低鋼的強(qiáng)度。各種合金元素的鐵素體形成效果如下：
0.1％N 0.1％C 1％Ni 1％Co 1％Cu
-20 -18 -10 -6 -3
1％Mn 1％w 1％Si 1％Mo 1％Cr
-1 ＋8 ＋8 ＋11 ＋15
1％V 1％Al
＋19 ＋38
元素的配比應(yīng)使馬氏體相變開(kāi)始溫度(Ms點(diǎn))在150℃以上馬氏體相變基本完成溫度，(Mf點(diǎn))在50℃以上，下述經(jīng)驗(yàn)公式可作計(jì)算Ms點(diǎn)時(shí)的參考：
Ms={75(14.6-％Cr)＋110(8.9-％Ni)＋3000
[0.068-％(C＋N)]＋60(1.33＋％Mn＋50
(0.17-％Si)}，℃
添加適量沉淀硬化元素如銅和鈦等以便形成ε富銅相和NiTi相等進(jìn)行強(qiáng)化。。