GH2150镍合金 GH150固溶强化高温合金参数分析

GH2150镍合金 GH150固溶强化高温合金参数分析

GH2150是一种Ni-Fe-Cr基高温合金，具有高强度、高塑性、低膨胀系数等特点。 GH2150通过固溶强化+时效强化+晶界净化的综合机制，实现了高温强度、抗氧化性和加工性能的平衡。其广泛适用于750℃以下的高温承力部件，但需严格避免超温使用。 可通过传统加工技术进行加工，也可采用热加工、焊接等工艺。适用于制造在700摄氏度下运行的喷气发动机板的焊接承载结构件，以及在600摄氏度以下长期运行的燃气轮机转子和压缩机叶片。随着科技发展，高温合金也在不断升级，未来将有更广泛的应用。
GH2150是一种Ni-Fe-Cr基高温合金，通过钨、钼的固溶，钛、铝、铌的时效，微量碳、硼、锆、铈的晶界强化。在750以下长期使用，结构稳定，强度高，塑性好，膨胀系数低。此外，该合金具有良好的热加工塑性和令人满意的焊接、冷成形和切削性能。

一、化学成分

GH2150是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型变形高温合金，主要成分如下（质量分数/%）：

元素      范围

C         ≤0.08

Cr        14-16

Ni        45-50

W        2.5-3.5

Mo     4.5-6.0

Al       0.8-1.3

Ti        1.8-2.4

Fe       余量

其他（B、Ce、Nb等）
 B≤0.010, Ce≤0.020, Nb 0.9-1.4

关键元素作用：

• Cr、Ni：基体元素，提供抗氧化性和高温稳定性。

• W、Mo：固溶强化，提升高温强度和抗蠕变性能。

• Ti、Al、Nb：形成γ'相（Ni₃(Al,Ti)）实现时效强化。

• B、Ce：净化晶界，减少晶界脆性。

二、性能特点

1. 高温性能

• 使用温度：长期使用温度≤750℃，短时可达800℃；超过800℃时，μ相和γ'相聚集导致性能下降。

• 高温强度：750℃下抗拉强度≥800 MPa，屈服强度≥650 MPa。

• 抗氧化性：表面形成Cr₂O₃氧化膜，耐高温氧化和硫化腐蚀。

2. 力学性能

• 抗拉强度：冷轧薄板≥800 MPa，热轧棒材≥1030 MPa。

• 延伸率：冷轧薄板≥30%，热轧棒材≥15%。

• 硬度：HBW 277-375（时效处理后）。

3. 加工性能

• 热加工：锻造温度1120℃±20℃，终锻温度≥900℃；热轧温度1100-1150℃。

• 冷加工：冷轧总压下量约40%，支持冷成形和切削加工。

• 焊接性能：适用氩弧焊、点焊，焊后需时效处理以恢复性能。

4. 物理性能

• 密度：8.26 g/cm³，熔点：1320-1365℃。

• 热导率：2.6-4.6 W/(m·K)（100-900℃）。

三、热处理制度

根据不同产品形态，热处理工艺如下：

1. 棒材、锻件：

• 固溶处理：1040-1060℃保温1小时，水冷。

• 时效处理：750℃±10℃保温16-24小时，空冷。

2. 冷轧薄板：

• 固溶处理：1040-1080℃保温后水冷。

• 时效处理：750℃±10℃保温16小时，空冷。

3. 焊丝：1050℃±10℃固溶后空冷。

4. 国外推荐工艺：部分标准建议两次时效（780℃+650℃）以优化性能。

四、执行标准

GH2150的生产与检测遵循以下标准：

• 中国标准：

• GJB 3020-1997（航空用环坯）、HB 6570-1992（棒材）、HB 6571-1992（冷轧薄板）。

• 国际标准：

• ASTM B575（板材）、ASME SB-564（锻件）。

• 产品形态：热轧中厚板、冷轧薄板、棒材、环形件、锻件及焊丝。

五、应用领域

1. 航空航天：喷气发动机燃烧室外套、涡轮盘、高压压气机叶片。

2. 能源与化工：燃气轮机转子、核反应堆高温部件、化工设备耐蚀管道。

3. 其他领域：火箭发动机喷嘴、高温模具。

六、总结

GH2150通过固溶强化+时效强化+晶界净化的综合机制，实现了高温强度、抗氧化性和加工性能的平衡。其广泛适用于750℃以下的高温承力部件，但需严格避免超温使用。具体工艺参数可参考相关标准或供应商技术文档（如江苏九铭特钢有限公司等）