GH163 合金钢板｜航空燃气轮机用高温合金板材选型参考

GH163 是中国牌号体系中的一种镍基沉淀硬化型变形高温合金，对应国外相近牌号主要为 Nimonic 263（Alloy 263 / C263）。该合金以板材、带材、棒材等形式供应，在航空发动机和燃气轮机中主要用于燃烧室火焰筒、加力燃烧室、过渡段、隔热屏等高温薄壁结构件。

以下从选型角度，对 GH163 合金钢板的关键参数进行梳理。

一、材料概述

项目

内容

合金类型

镍基沉淀硬化型变形高温合金

相近牌号

Nimonic 263（英/美）、ЭИ893（俄）

供应形式

热轧板、冷轧板、带材、棒材、丝材、锻件

主要强化相

γ′ 相 [Ni₃(Al, Ti)]

使用温度范围

长期 ≤800 ℃，短时可达 900 ℃

典型应用

航空发动机燃烧室火焰筒、加力燃烧室筒体、燃气轮机燃烧室部件

二、化学成分（典型值，wt.%）

元素

含量范围

作用

C

≤0.08

控制晶界碳化物

Cr

19.0–21.0

抗氧化、抗腐蚀

Co

19.0–21.0

固溶强化，降低γ′溶解温度

Mo

5.6–6.1

固溶强化，提高高温强度

Ti

1.9–2.4

形成γ′强化相

Al

0.3–0.6

形成γ′强化相

Fe

≤0.7

杂质控制

B

≤0.005

晶界强化

Ce

≤0.02

改善抗氧化性和热加工性

Ni

余量

基体

选型提示：GH163 的 Al+Ti 总量较低（约 2.2–3.0%），γ′ 体积分数约 10–15%，因此其焊接性能优于 GH4169、GH4099 等高强化合金，适合制造大面积薄壁焊接结构件。

三、力学性能（板材，典型值）

1. 室温力学性能（固溶+时效态）

性能

典型值

抗拉强度 Rm

≥ 850 MPa

屈服强度 Rp0.2

≥ 550 MPa

延伸率 A

≥ 20%

硬度

约 250–300 HV

2. 高温力学性能

温度

Rm (MPa)

Rp0.2 (MPa)

A (%)

600 ℃

≥ 700

≥ 450

≥ 15

700 ℃

≥ 550

≥ 380

≥ 18

800 ℃

≥ 380

≥ 280

≥ 20

3. 持久性能（典型）

温度

应力

持久寿命

700 ℃

300 MPa

≥ 100 h

800 ℃

150 MPa

≥ 100 h

四、物理性能

性能

数值

密度

8.36 g/cm³

熔点范围

1300–1350 ℃

热导率（20 ℃）

约 11.7 W/(m·K)

热导率（800 ℃）

约 22.5 W/(m·K)

线膨胀系数（20–800 ℃）

约 16.5×10⁻⁶ /℃

弹性模量（20 ℃）

约 210 GPa

电阻率（20 ℃）

约 1.15 μΩ·m

五、热处理制度

GH163 板材的典型热处理制度为：

固溶处理 + 时效处理

工序

温度

保温时间

冷却方式

固溶

1150–1180 ℃

按厚度 1–2 h

水淬或空冷

时效

800–850 ℃

8–16 h

空冷

选型提示：

固溶温度不宜过高，否则晶粒粗化，影响疲劳性能。

时效温度决定 γ′ 相尺寸和分布，直接影响高温强度与塑性匹配。

对于焊接结构件，可在焊接后直接进行时效处理，利用焊接热循环部分实现固溶效果。

六、工艺性能

1. 成形性能

冷成形：良好，可进行冷轧、弯曲、旋压等成形操作。

热成形：适宜温度 900–1150 ℃，避免在 700–900 ℃ 区间加工（易析出脆性相）。

2. 焊接性能

焊接性优良，可采用 TIG、MIG、电子束焊、点焊、缝焊等。

焊后建议进行固溶+时效或直接时效处理，以恢复接头性能。

焊接裂纹敏感性低，适用于大面积薄壁焊接结构。

3. 机加工性能

与普通奥氏体不锈钢相比，加工硬化倾向较大，需采用低速、大进给、锋利刀具。

推荐使用硬质合金刀具，充分冷却。

4. 表面处理

可进行酸洗、喷丸、涂层等表面处理。

喷丸可显著提高疲劳寿命。