DZ422B定向凝固高温合金（百科）

DZ422B是一种镍基定向凝固高温合金。它是中国自主研发的、性能水平较高的合金，主要应用于航空航天领域。

以下是它的详细特性和介绍：

1. 材料类别与工艺

类别： 镍基沉淀强化型定向凝固高温合金。

工艺核心： “定向凝固”技术。这意味着在铸造过程中，通过控制凝固方向，使晶体沿着与主应力轴平行的方向定向生长，形成粗大的柱状晶组织。这极大地消除了横向晶界，而晶界是高温下的薄弱环节。

衍生： 它是在等轴晶铸造高温合金 K422B 的基础上，通过定向凝固工艺优化发展而来，因此性能远超其前身。

2. 主要特性

DZ422B的特性源于其“定向凝固工艺”和特定的“合金成分设计”（富含钴、钨、钽、铪等强化元素）。

优异的高温强度与抗蠕变性能： 在高温（900°C - 1000°C）长期应力作用下，抵抗缓慢塑性变形（蠕变）的能力极强。这是其作为叶片材料最重要的性能。

出色的抗热疲劳性能： 涡轮叶片在启动-运行-停车过程中经历剧烈的温度循环，容易产生热疲劳裂纹。定向凝固组织大大提升了抵抗这种循环应力的能力。

良好的铸造性能： 相较于一些单晶合金，它具有较好的可铸性，能获得健全的铸件。

相对较好的综合性能平衡： 在高温强度、塑性、抗氧化性和组织稳定性之间取得了良好平衡。

3. 化学成分特点（概述）

合金中添加了多种关键元素进行强化：

铝、钛： 形成主要的强化相 γ‘相。

钨、钼： 固溶强化，提高强度。

钴： 降低层错能，提高固溶体稳定性。

铪： 显著改善中温塑性和铸造性能。

硼、锆： 微量添加，净化并强化剩余的纵向晶界。

4. 主要应用

由于其卓越的高温性能，DZ422B主要用于制造航空发动机和燃气轮机中承受负荷最高、温度最高的热端部件，例如：

涡轮转子叶片： 这是其最典型和核心的用途。

导向叶片及其他在高温下工作的结构件。

5. 与同类材料的对比

** vs. 普通等轴晶铸造高温合金（如K422B）**： 性能（特别是抗蠕变和热疲劳性能）有质的飞跃。

** vs. 第一代单晶高温合金（如DD3）**： 单晶合金完全消除了所有晶界，性能（尤其是高温承载能力）通常优于定向凝固合金，但制造成本更高，工艺更复杂。DZ422B在性能和成本之间提供了一个优秀的折中选择。

局限性

耐腐蚀/抗氧化性相对不足： 在极高温度下长期使用，其表面抗氧化能力需要依靠防护涂层来保证。因此，实际使用的DZ422B叶片都必须施加高温防护涂层。

存在纵向晶界： 虽然消除了横向晶界，但纵向晶界依然存在，在极端复杂的多轴应力状态下可能成为薄弱点。

总结

DZ422B是中国高性能航空发动机关键材料体系中的重要一员，它代表了定向凝固高温合金技术的成熟应用。 它在高温强度、抗蠕变、抗热疲劳等方面表现突出，成功解决了涡轮叶片在极端环境下的材料瓶颈问题，是中国航空工业从仿制走向自主研发过程中的重要成果。