GH5K镍铬钴钼基沉淀硬化型变形高温合金百科解析

GH5K镍铬钴钼基沉淀硬化型变形高温合金百科解析

一、合金概述

GH5K是一种采用沉淀硬化机制强化的镍基变形高温合金，以镍-铬-钴-钼为基体，通过加入铝、钛等元素形成γ'强化相，兼具优良的高温强度、抗氧化性和热腐蚀性能。作为变形高温合金，其通过热机械加工（如锻造、轧制）成形，具备各向异性可控的组织特点，广泛应用于航空航天领域的热端部件。

二、核心特性

高温力学性能
在650-950℃温度区间内保持高屈服强度和抗蠕变能力，源于γ'相（Ni₃(Al,Ti)）的共格沉淀强化效应。钼元素的固溶强化进一步稳定了基体结构。

抗氧化与耐腐蚀性
铬元素（Cr含量≥15%）形成致密Cr₂O₃氧化膜，抵抗高温氧化；钼（Mo）和钴（Co）提升抗热腐蚀能力，适用于含硫恶劣环境。

工艺性能

热加工性：需在1100-1180℃区间进行锻造/轧制，避免在中低温区间停留以防止析出脆性相。

热处理响应：采用固溶+时效处理（如1080℃/4h/OQ + 800℃/16h/AC），实现γ'相弥散析出与晶界碳化物（MC、M₂₃C₆）优化分布。

微观结构稳定性
钴元素抑制η相（Ni₃Ti）等有害相的生成，钽（Ta）等微量元素细化γ'相并提升组织长期服役稳定性。

三、应用领域

航空发动机：涡轮盘、叶片、紧固件等热端部件，承受高离心应力与热循环载荷。

能源装备：燃气轮机燃烧室组件、核反应堆高温紧固件。

化工处理：高温高压反应器构件、裂解炉管。

四、工艺与质量控制

熔炼工艺：采用真空感应熔炼（VIM）+ 电渣重熔（ESR）双联工艺，控制氧含量≤50ppm，减少夹杂物。

变形控制：热加工时需严格调控应变速率，避免再结晶不完全导致混晶组织。

焊接特性：需选用镍基焊材（如GH3039焊丝）并配合焊后热处理，防止裂纹敏感性。

五、发展与挑战

随着航空航天装备向高推重比发展，GH5K合金的研发聚焦于以下方向：

通过铼（Re）、钌（Ru）等元素添加提升承温能力；

开发定向凝固/单晶制备技术以消除晶界；

应对三代镍基单晶合金竞争，优化成本-性能平衡。

结语

GH5K合金体现了沉淀强化型变形高温合金在强度、耐蚀性与工艺性间的卓越平衡，其技术迭代持续推动着高端装备的性能边界。未来通过微观组织调控与复合制造技术的融合，有望进一步拓展其极端环境应用潜力。

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。

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