高温合金学什么专业(学习高温合金相关专业指南)

2024-05-16 20:05:44

高温合金是一种能在600℃以上高温并承受较高应力的合金材料，广泛应用于航空航天、能源、汽车等领域。学习高温合金相关的专业通常涉及材料科学与工程这一大类。

在高等教育阶段，想要深入了解和研究高温合金，学生可以选择就读材料科学与工程、材料物理与化学、冶金工程等相关专业。这些专业课程通常会包含材料的合成、加工、分析和应用等方面的知识，为学生提供扎实的专业理论基础。

此外，一些顶尖大学和研究机构还会开设更细分的材料学方向，如高性能合金设计、新型高温合金开发等，这些课程或研究方向更加贴近行业前沿。

对于有志于从事高温合金研究的学生，除了理论学习外，实验技能和实践经验也非常重要。因此，选择有良好实验室设施和行业合作背景的院校会更有利于未来的学术和职业发展。

在中国，清华大学、北京科技大学、上海交通大学等高校在材料科学与工程领域具有较强的研究实力和教学水平，是学习高温合金相关专业知识的优秀选择。

总之，通过系统学习和实践，掌握高温合金的研发和应用技术，可以为未来在高端制造业、新材料研发等领域的职业发展打下坚实的基础。

阐述高温合金的定义科技名词定义
中文名称：高温合金英文名称：superalloy 定义：指在650°C以上温度下具有一定力学性能和抗氧化耐腐蚀性能的合金目前常是镍基铁基钴基高温合金的统称所属学科：航空科技（一级学科）；航空材料（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
百科名片
高温合金在600-1200高温下能承受一定应力并具有抗氧化或抗腐蚀能力的合金

目录

简介
发展
提高强度固溶强化
沉淀强化
晶界强化
氧化物弥散强化
制造工艺
发展趋势
技术开发
物质应用简介
发展
提高强度固溶强化
沉淀强化
晶界强化
氧化物弥散强化
制造工艺
发展趋势
技术开发
物质应用
展开编辑本段简介
按基体元素主要可分为铁基高温合金镍基高温合金和钴基高温合金按制备工艺可分为变形高温高温合金
合金铸造高温合金和粉末冶金高温合金按强化方式有固溶强化型沉淀强化型氧化物弥散强化型和纤维强化型等高温合金主要用于制造航空舰艇和工业用燃气轮机的涡轮叶片导向叶片涡轮盘高压压气机盘和燃烧室等高温部件，还用于制造航天飞行器火箭发动机核反应堆石油化工设备以及煤的转化等能源转换装置
编辑本段发展
发展过程从20世纪30年代后期起，英德美等国就开始研究高温合金第二次世界大战期间，为了满足新型航空发动机的需要，高温合金的研究和使用进入了蓬勃发展时期40年代初，英国首先在80Ni-20Cr合金中加入少量铝和钛，形成γ相以进行强化，研制成第一种具有较高的高温强度的镍基合金同一时期，美国为了适应活塞式航空发动机用涡轮增压器发展的需要，开始用Vitallium钴基合金制作叶片此外，美国还研制出Inconel镍基合金，用以制作喷气发动机的燃烧室以后，冶金学家为进一步提高合金的高温强度，在镍基合金中加入钨钼钴等元素，增加铝钛含量，研制出一系列牌号的合金，如英国的Nimonic，美国的Mar-M和IN等；在钴基合金中,加入镍钨等高温合金
元素，发展出多种高温合金，如X-45HA-188FSX-414等由于钴资源缺乏，钴基高温合金发展受到限制 40年代，铁基高温合金也得到了发展，50年代出现A-286和Incoloy901等牌号，但因高温稳定性较差，从60年代以来发展较慢苏联于1950年前后开始生产ЭИ牌号的镍基高温合金，后来生产ЭП系列变形高温合金和ЖС系列铸造高温合金中国从1956年开始试制高温合金，逐渐形成GH系列的变形高温合金和K系列的铸造高温合金70年代美国还采用新的生产工艺制造出定向结晶叶片和粉末冶金涡轮盘，研制出单晶叶片等高温合金部件，以适应航空发动机涡轮进口温度不断提高的需要北京融品科技有限公司提供高温合金锻件产品
编辑本段提高强度
固溶强化
加入与基体金属原子尺寸不同的元素(铬钨钼等)引起基体金属点阵的畸变高温合金
，加入能降低合金基体堆垛层错能的元素（如钴）和加入能减缓基体元素扩散速率的元素（钨钼等），以强化基体
沉淀强化
通过时效处理，从过饱和固溶体中析出第二相（γγ"碳化物等），以强化合金γ相与基体相同，均为面心立方结构，点阵常数与基体相近，并与晶体共格，因此γ相在基体中能呈细小颗粒状均匀析出，阻碍位错运动，而产生显著的强化作用γ相是A3B型金属间化合物，A代表镍钴，B代表铝钛铌钽钒钨，而铬钼铁既可为A又可为B镍基合金中典型的γ相为Ni3(Al,Ti)γ相的强化效应可通过以下途径得到加强：增加γ相的数量；使γ相与基体有适宜的错配度，以获得共格畸变的强化效应；加入铌钽等元素增大γ相的反相畴界能，以提高其抵抗位错切割的能高温合金
力；加入钴钨钼等元素提高γ相的强度γ"相为体心四方结构，其组成为Ni3Nb因γ"相与基体的错配度较大,能引起较大程度的共格畸变，使合金获得很高的屈服强度但超过700，强化效应便明显降低钴基高温合金一般不含γ相，而用碳化物强化
晶界强化
在高温下，合金的晶界是薄弱环节，加入微量的硼锆和稀土元素可改善晶界强度这是因为稀土元素能净化晶界，硼锆原子能填充晶界空位，降低蠕变过程中晶界扩散速率，抑制晶界碳化物的集聚和促进晶界第二相球化另外，铸造合金中加适量的铪，也能改善晶界的强度和塑性还可通过热处理在晶界形成链状分布的碳化物或造成弯曲晶界，提高塑性和强度
氧化物弥散强化
通过粉末冶金方法，在合金中加入高温下仍保持稳定的细小氧化物，呈弥散分布状高温合金
态，从而获得显著的强化效应通常加入的氧化物有ThO2和Y2O3等这些氧化物是通过阻碍位错运动和稳定位错亚结构等因素而使合金得到强化的
编辑本段制造工艺
不含或少含铝钛的高温合金，一般采用电弧炉或非真空感应炉冶炼含铝钛高的高温合金如在大气中熔炼时，元素烧损不易控制，气体和夹杂物进入较多，所以应采用真空冶炼为了进一步降低夹杂物的含量，改善夹杂物的分布状态和铸锭的结晶组织，可采用冶炼和二次重熔相结合的双联工艺冶炼的主要手段有电弧炉真空感应炉和非真空感应炉；重熔的主要手段有真空自耗炉和电渣炉高温合金
固溶强化型合金和含铝钛低（铝和钛的总量约小于4.5％）的合金锭可采用锻造开坯；含铝钛高的合金一般要采用挤压或轧制开坯，然后热轧成材，有些产品需进一步冷轧或冷拔直径较大的合金锭或饼材需用水压机或快锻液压机锻造合金化程度较高不易变形的合金，目前广泛采用精密铸造成型，例如铸造涡轮叶片和导向叶片为了减少或消除铸造合金中垂直于应力轴的晶界和减少或消除疏松，近年来又发展出定向结晶工艺这种工艺是在合金凝固过程中使晶粒沿一个结晶方向生长，以得到无横向晶界的平行柱状晶实现定向结晶的首要工艺条件是在液相线和固相线之间建立并保持足够大的轴向温度梯度和良好的轴向散热条件此外，为了消除全部晶界，还需研究单晶叶片的制造工艺粉末冶金工艺，主要用以生产沉淀强化型和氧化物弥散强化型高温合金这种工艺可使一般不能变形的铸造高温合金获得可塑性甚至超塑性综合处理高温合金的性能同合金的组织有密切关系，而组织是受金属热处理控制的高温合金一般需经过热处理沉淀强化型合金通常经过固溶处理和时效处理固溶强化型合金只经过固溶处理有些合金在时效处理前还要经过一两次中间处理固溶处理首先是为了使第二相溶入合金基体，以高温合金
便在时效处理时使γ碳化物（钴基合金）等强化相均匀析出，其次是为了获得适宜的晶粒度以保证高温蠕变和持久性能固溶处理温度一般为1040～1220目前广泛应用的合金，在时效处理前多经过1050～1100中间处理中间处理的主要作用是在晶界析出碳化物和γ膜以改善晶界状态，与此同时有的合金还析出一些颗粒较大的γ相与时效处理时析出的细小γ相形成合理搭配时效处理的目的是使过饱和固溶体均匀析出γ相或碳化物(钴基合金)以提高高温强度，时效处理温度一般为700～1000
编辑本段发展趋势
高温合金发展的趋势是进一步提高合金的工作温度和改善中温或高温下承受各种载荷的能力，延长合金寿命就涡轮叶片材料而言，单晶叶片将进入实用阶段，定向结晶叶片的综合性能将得到改进此外，有可能采用激冷态合金粉末制造多层扩散连接的空心叶片，从而适应提高燃气温度的需要就导向叶片和燃烧室材料而言，有可能使用氧化物弥散强化的合金，以大幅度提高使用温度为了提高抗腐蚀和耐磨蚀性能，合金的防护涂层材料和工艺也将获得进一步发展
编辑本段技术开发
高梯度定向凝固共晶高温合金的组织与性能 K4169高温合金组织细化及性能优化研究高温合金
铸造镍基高温合金中Ni_5Zr的溶解和转变定向工艺和铪含量对一种镍基高温合金的影响 Mg在高温合金GH220中的作用 GH2027铁基高温合金的第二相研究 Ni_3Al基高温合金添加碳化物质点的探索研究 MC和M_3B_2相在一种Ni-Cr-Co高温合金中的析出镍基高温合金GH4145/SQ的高温低周疲劳行为变形高温合金成型质量控制中的转换研究高梯度定向凝固共晶高温合金的组高温合金
织与性能 K4169高温合金组织细化及性能优化研究铸造镍基高温合金中Ni_5Zr的溶解和转变定向工艺和铪含量对一种镍基高温合金的影响 Mg在高温合金GH220中的作用 FGH95粉末高温合金应力时效的组织和相分析 Rene88DT粉末高温合金组织及γ相析出动力学研究镍基粉末高温合金中夹杂物导致裂纹萌生和扩展行为的研究镍基粉末高温合金中夹杂物的微观力学行为研究粉末高温合金的研究与发展
编辑本段物质应用
高温合金是指以铁镍钴为基，能在600以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料；并具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能断裂韧性等综合性能高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性，高温合金产品图片融品科技提供
基于上述性能特点，且高温合金的合金化程度较高，又被称为超合金，是广泛应用于航空航天石油化工舰船的一种重要材料按基体元素来分，高温合金又分为铁基镍基钴基等高温合金铁基高温合金使用温度一般只能达到750~780，对于在更高温度下使用的耐热部件，则采用镍基和难熔金属为基的合金镍基高温合金在整个高温合金领域占有特殊重要的地位，它广泛地用来制造航空喷气发动机各种工业燃气轮机最热端部件若以150MPA-100H持久强度为标准，而目前镍合金所能承受的最高温度1100，而镍合金约为950，铁基的合金850,即镍基合金相应地高出150至250左右所以人们称镍合金为发动机的心脏目前，在先进的发动机上，镍合金已占总重量的一半，不仅涡轮叶片及燃烧室，而且涡轮盘甚至后几级压气机叶片也开始使用镍合金与铁合金相比，镍合金的优点是：工作温度较高，组织稳定有害相少及搞氧化搞腐蚀能力大与钴合金相比，镍合金能在较高温度与应力下工作，尤其是在动叶片场合镍合金具有上述优点与其本身的某些卓越性能有关镍为面心立方体，组织非常高温合金生产用关键设备真空炉
稳定，从室温到高温不发生同素异型转变；这对选作基体材料十分重要众所周知，奥氏体组织比铁素体组织具有一系列的优点镍具有高的化学稳定性，在500度以下几乎不发生氧化，学温下也不受温气水及某些盐类水溶液的作用镍在硫酸及盐酸中溶解很慢，而在硝酸中溶解很快镍具有很大的合金能力，甚至添加十余种合金元素也不出现有害相，这就为改善镍的各种性能提供潜在的可能性纯镍的力学性能虽不强，但塑性却极好，尤其是低温下塑性变化不大