GH128固溶强化型镍基合金百科解析

GH128固溶强化型镍基合金百科解析

一、 概述与定义

GH128，其对应牌号为GH3128，是一种先进的固溶强化型镍基高温合金。它以镍（Ni）为基体，通过添加大量的钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）等合金元素进行固溶强化，使其在高温下（通常在950℃以下）具备优异的综合性能。

该合金是上世纪为满足航空航天工业对高性能材料的需求而开发的，其设计初衷是制造航空发动机和燃气轮机的关键热端部件，如燃烧室火焰筒、导向叶片等。GH128因其出色的高温强度、卓越的抗氧化和耐腐蚀性能、以及良好的冷热加工成型性和焊接性能，已成为高温合金家族中不可或缺的重要一员。

二、 核心化学成分与强化机理

1. 主要化学成分（典型值，wt%）:

镍 (Ni)： 余量。作为基体元素，提供稳定的面心立方（FCC）奥氏体结构，是良好高温性能的基础。

铬 (Cr)： ~20%。主要作用是形成致密的Cr₂O₃氧化膜，提供优异的高温抗氧化和抗燃气腐蚀能力。

钨 (W) 和 钼 (Mo)： 各约~8%和~8%。这是GH128最关键的固溶强化元素。它们的原子半径远大于镍原子，溶于镍基体中会造成严重的晶格畸变，有效阻碍位错运动，从而显著提高合金的强度和抗蠕变能力，这种强化效应可以持续到很高温度。

铝 (Al) 和 钛 (Ti)： 含量较低。它们除了能形成强化相γ‘（Ni₃(Al, Ti)）提供一定的沉淀强化作用外，铝还有助于增强抗氧化性。

碳 (C)： 含量极低。主要形成碳化物，起到一定的晶界强化作用。

硼 (B)、铈 (Ce)、锆 (Zr) 等： 微量添加。这些是晶界强化元素，可以净化晶界、提高晶界强度，从而改善合金的持久和蠕变寿命。

2. 强化机理：
GH128的核心强化机制是固溶强化。大量的W、Mo等元素原子溶入镍晶格中，像“绊脚石”一样阻碍晶体缺陷（位错）的运动，使材料变得更坚固，难以变形。虽然含有少量的Al和Ti，能形成一些γ’相，但其主要贡献并非沉淀强化，因此它被归类为固溶强化型合金，而非沉淀强化型（如GH4169）。这使得它在高温下组织稳定，不易过时效。

三、 主要性能特点

1. 优异的高温强度与抗蠕变性：
在800℃至950℃的温度范围内，GH128能保持很高的强度和抗蠕变断裂能力。这使其能够长期在高温高应力环境下工作而不会发生过度的变形或断裂。

2. 杰出的抗氧化和耐腐蚀性能：
高含量的铬元素确保了合金表面能形成一层连续、致密且附着力强的保护性氧化膜，有效抵抗空气、燃气气氛中的氧化以及含硫燃料燃烧产物的热腐蚀。

3. 良好的工艺性能：

成型性： 相比许多沉淀强化型高温合金，GH128具有良好的冷、热加工塑性，可以通过冲压、轧制、拉伸等工艺制成复杂的薄壁部件。

焊接性： 其焊接性能优异，可采用氩弧焊、电子束焊等多种焊接方法进行可靠连接，焊后裂纹倾向低，这是制造大型燃烧室组件的关键优势。

4. 稳定的组织结构：
由于其强化方式以固溶强化为主，合金在长期高温服役过程中组织变化小，性能稳定性好，使用寿命长。

四、 典型应用领域

GH128合金因其综合性能，被广泛应用于需要高温强度和抗氧化性的关键领域：

航空航天发动机： 是制造燃烧室火焰筒、燃气导管、环形件、加力燃烧室壳体等核心热端部件的首选材料之一。

工业燃气轮机： 用于制造涡轮燃烧室部件、过渡段和密封件等。

高温热处理设备： 如高温炉辊、马弗罐、辐射管、夹具等。

能源与化工领域： 用于某些需要耐高温腐蚀的反应器部件和管道系统。

五、 加工与热处理

热加工： 锻造、轧制等热加工通常在较高的温度范围（约1170℃ - 1200℃）进行。

冷加工： 具有良好的冷加工性，但加工硬化率较高，中间可能需要进行退火处理以恢复塑性。

热处理： 采用固溶处理。典型的工艺是在1200℃左右进行加热保温，然后快速冷却（水冷或空冷）。目的是使强化元素充分溶解到基体中，获得均匀的过饱和固溶体单相组织，从而达到最佳的综合性能，特别是高温强度和塑性。它不像沉淀强化合金那样需要进行时效处理。

六、 总结

GH128（GH3128）是一款性能卓越的固溶强化型镍基高温合金。它通过W、Mo等元素实现强大的固溶强化效应，辅以Cr提供的出色抗氧化性，以及Al、Ti和微量元素的综合作用，使其在高温领域表现出色。其最大的技术优势在于高强度、高抗氧化性和优异工艺性（特别是焊接性）的完美结合。这使其成为制造航空航天发动机和工业燃气轮机高温薄壁结构件不可替代的关键材料，在先进动力装置的发展历程中占据了重要地位。

一、 镍基高温合金

这是其产品系列中最核心的部分，种类最全，应用最广。

GH系列（国标牌号）:

GH3030 (GH30): 固溶强化型，800℃以下有良好的抗氧化和热强度，用于燃烧室部件。

GH3039 (GH39): 固溶强化型，用于900℃以下的燃烧室、加力燃烧室等。

GH3044 (GH44): 固溶强化型，抗氧化性好，用于950℃以下的燃烧室和涡轮部件。

GH3128 (GH128): 固溶强化型，具有高的塑性和良好的冲压、焊接性能，用于950℃以下的火焰筒、壳体等。

GH3536 (哈氏合金B-2): 优异的耐盐酸、硫酸腐蚀和抗应力腐蚀开裂能力，用于化工环境。

GH3625 (Inconel 625): 强度高，耐氧化和腐蚀性能优异，应用极其广泛，从航空航天到海洋、化工。

GH4169 (Inconel 718): 王牌产品，沉淀强化型，在-253℃到700℃温度范围内具有良好的综合性能，广泛应用于航空发动机涡轮盘、压气机盘、叶片、机匣等关键部件。

GH4099 (Inconel 699): 高铬含量，具有优良的高温抗氧化和抗腐蚀性能。

GH4133 (GH33): 沉淀强化型，用于750℃以下的涡轮叶片、涡轮盘等。

GH4145 (Inconel X-750): 沉淀强化型，具有良好的耐腐蚀、抗氧化性能和高温强度，用于弹簧、密封环等。

GH4180 (GH80): 类似Nimonic 80A，用于燃气轮机叶片。

国外对应牌号:

Inconel 600, 601, 625, 718, X-750

Hastelloy B-2, B-3, C-22, C-276, X (虽然哈氏合金更侧重于耐蚀合金，但因其高镍含量和高温性能，也常被归入此类)

Nimonic 75, 80A

Alloy 20 (CN3MN, 20号合金): 优异的耐硫酸腐蚀性能。

二、 铁镍基高温合金

GH系列:

GH1015, GH1016: 固溶强化型，抗氧化性好，用于制造850℃以下的燃烧室和加热炉构件。

GH1131 (GH131): 固溶强化型，用于制造850~1000℃的燃烧室部件。

GH2036, GH2132 (A-286): 沉淀强化型，用于650℃~700℃的涡轮盘、紧固件等。

GH2135 (GH135)

GH2747: 具有极佳的高温抗氧化性，适用于高温炉辊、炉管等。

三、 钴基高温合金

国标牌号: GH5188 (GH188, 对应Haynes 188)

特点：在高达1100℃的温度下仍具有优异的强度和抗氧化性，耐热腐蚀和耐磨性好。用于燃气轮机喷嘴、导向叶片等。

四、 耐蚀合金

虽然不完全等同于高温合金，但因其成分和性能有重叠，商虎也大量经营。

Monel 400, K500 (蒙乃尔合金): 优异的耐海水和酸碱腐蚀能力。

Incoloy 800, 800H, 825, 925 (因科洛伊合金): 良好的综合耐腐蚀和力学性能。

哈氏合金系列 (如上所述)。

总结表格（部分常见牌号）

商虎/国标牌号 近似美标牌号 主要特点和应用

GH4169 Inconel 718 应用最广，700℃以下高强度，用于涡轮盘、叶片等。

GH3625 Inconel 625 高强度，耐腐蚀抗氧化，应用广泛。

GH4145 Inconel X-750 高温弹簧、密封环、紧固件。

GH3536 Hastelloy B-2 耐盐酸、硫酸腐蚀。

GH2132 A-286, S66286 铁镍基，650℃~700℃的涡轮盘、紧固件。

GH5188 Haynes 188 钴基，1100℃下抗氧化，用于导向叶片、喷嘴。

Alloy C-276 Hastelloy C-276 极佳的耐点蚀、缝隙腐蚀能力。

Alloy 20 Carpenter 20, CN3MN 优异的耐硫酸腐蚀，化工阀门、泵。

如何获取最准确的信息？

访问官方网站：搜索“上海商虎合金集团”或“上海商虎特种合金”，在其官网的“产品中心”通常可以找到最全的牌号列表和产品形态（棒、板、管、丝等）。

直接联系：由于其库存和代理关系可能动态变化，最可靠的方式是直接联系其销售或技术部门，告知您的具体需求（如牌号、规格、标准、用途），他们会提供最准确的现货或订货信息。

希望这份详细的列表能帮助到您！