DZ417G 是镍基沉淀硬化型定向凝固柱晶高温合金,是在 K417G 合金的基础上发展而来的一种低密度合金,使用温度在 980℃以下。该合金具有一系列优异性能,使其在航空航天和能源动力等领域有着广泛应用。
在成分构成上,DZ417G 以镍为基体,镍含量约为 61% - 65%。铬含量在 8.5% - 9.5%,虽然相对一些合金较低,但在合金表面形成的氧化膜仍能为其提供一定的抗氧化能力。钴含量高达 14% - 16%,稳定了 γ 奥氏体相,大大增强了合金的高温强度与抗热腐蚀性。钼含量为 1.0% - 1.5%,通过固溶强化抑制晶界滑移,提升了合金的蠕变抗力。铝含量在 4.5% - 5.0%,钛含量在 4.8% - 5.7%,它们相互作用形成 γ' 相(Ni₃(Al,Ti))沉淀强化,占总强化相的 12% - 16%,大量弥散分布的 γ' 相有效增强了合金的强度。此外,合金中还含有约 0.13% - 0.22% 的铌(Nb),铌元素能够形成稳定的碳化物,起到弥散强化作用,进一步提高合金的高温强度和抗蠕变性能。同时,硼含量在 0.015% - 0.03%,强化了晶界,而磷(P)≤0.005%、硫(S)≤0.008%,降低了杂质脆性。
性能特点方面,DZ417G 合金在室温下就展现出良好的力学性能,抗拉强度≥1040 MPa(空冷态),屈服强度≥770 MPa,延伸率≥20%,布氏硬度约 316 HB(时效后),水淬态可达 324 HB 。在高温性能上更是表现出色,在 1000℃高温下,抗拉强度可达 350MPa 以上 。在 950℃、120MPa 应力条件下,持久寿命超过 150 小时 。其抗蠕变性能突出,980℃/216 MPa 条件下持久寿命显著优于传统等轴晶合金,定向柱晶结构使蠕变第三阶段应变率降低 30%。在 900℃下的低周疲劳循环次数较 K417G 提升 1.6 - 9.5 倍,适用于动态载荷环境。而且,经 800℃ - 900℃长期时效 5000 - 10000 小时后,无 σ 相析出,γ' 相尺寸稳定在 200 - 500 nm,碳化物(MC、M₂₃C₆)沿晶界均匀分布,组织稳定性良好。
在应用方面,DZ417G 合金已应用于制作航空发动机燃气涡轮转子叶片和导向叶片,以及先进航空发动机低压①、②级定向凝固涡轮叶片,并且已批量生产。在航空发动机中,这些部件需要在高温、高转速、高应力的恶劣环境下工作,DZ417G 合金凭借其优异的高温强度、抗蠕变性能和组织稳定性,能够可靠地保障发动机的稳定运行。在能源动力领域,如工业燃气轮机中,DZ417G 合金也用于制造高温部件,在 1000℃左右的高温下长期稳定工作,保证了设备的高效运行。随着技术的不断发展,对 DZ417G 合金性能的进一步优化和应用拓展的研究持续推进,未来有望在更多高端制造领域发挥更大价值。
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