裴忠白

(沈阳燃气有限公司，沈阳 110059)

0 引言

高温合金是一类金属材料，可在较高温度(600℃以上)并承受一定应力的环境中长期服役，适用于制作航空发动机、燃气轮机的工作叶片及其他承热部件。单晶高温合金中去除了在高温下属于弱化组织的晶界，从而可以降低合金中晶界强化元素的含量。由于晶界强化元素一般在合金中形成低熔点相，这些元素的减少使得单晶合金的熔点升高，能够在更高的温度下进行固溶处理，进而可以引入更多含量的难熔强化元素，使得其强度比等轴晶和定向柱晶高温合金有了大幅改善，因而得到了广泛的应用[1]。

1 国内外典型单晶高温合金成分的特点

上世纪80年代，国外成功研发出PWA1480单晶高温合金，其承温能力较典型定向合金PWA1422有了大幅提升，使役温度可提高25℃～50℃，自此正式开启了可工业化应用的单晶合金研究。CMSX-2、SRR99和RenéN4等合金相继研制成功，这些合金性能水平与PWA1480基本相当，被统称为第一代单晶高温合金。随后，通过添加重要的强化元素铼(Re)，进一步发展出耐温能力更高的单晶高温合金。第二代单晶高温合金中，Re的添加量在2%～3%，合金承温能力则比第一代单晶可提高约30℃。典型第二代单晶高温合金有CMSX-4、PWA1484、DD6和René N5等。第三代单晶高温合金中，强化元素Re的添加量进一步提高至5%～6%，其承温能力在二代单晶合金的基础上进一步提升约20℃～30℃。CMSX-10和René N6均为第三代单晶高温合金的典型代表。近年来，在含铼合金中再次添加钌(Ru)元素而发展的第四代和第五代单晶高温合金成为当前高温合金领域的研究热点(如MC-NG、TMS-138等)，这些合金的使用温度可进一步提高到1 100℃[2]。……