K403合金概述

       K403 合金是一种铸造镍基高温合金。该合金具有较高的高温强度，广泛用于铸造涡喷、涡浆、涡轴和涡扇等系列发动机的导向叶片和工作叶片。γ’相是镍基合金的主要强化相，影响合金的高温性能。K403 合金中有较高含量的 γ’相形成元素 Al，Ti 等，因而合金组织中 γ’相的体积分数较高。

K403合金化学成分

K403合金用途

       K403 合金广泛用作 900 ℃ 以下涡轮工作叶片和1000 ℃以下导向叶片，曾先后用于16 种国产发动机作为叶片材料，是我国目前应用最为广泛的一种铸造高温合金。

       与铁基和钴基高温合金相比，镍基高温合金的工作温度高，有害相少，组织稳定而且抗氧化和抗热腐饨能力大，能在高于其它两种合金150~250℃左右的温度下工作，被称之为“发动机的心脏"，目前镍基合金在先进发动机上已占了总重量的一半，飞机上的涡轮叶片、燃烧室其至涡轮盘的压气机叶片也开始使用镍基合金。镍基合金的诸多优点与纯镍本身的优点是分不开的。首先作为面心立方结构的镍，组织稳定，没有同素异构的转变，其次具有很高的化学稳定性，不易氧化，此外虽然纯镍的力学性能不高，但塑性很好在低温下塑性基本上不发生变化，尤为重要的是它具有很好的合金化能力，添加其它元素基本上不会出现有害相，这就为改变镍的各种化学性能和力学性能提供了潜在的可行性[9]。镍基高温合金一般分为镍基单晶高温合金、多晶高温合金和定向凝固高温合金。镍基单晶高温合金是少数发达国家采用单晶技术研究的新型材料，它的特点是无晶界，无高温晶界弱化和纵向晶界裂纹等缺陷存在，其合金化无需加入晶界强化元素，成分简单，大大提高了合金初熔温度，具有优良的高温性能，单晶高温合金由均匀分布在基体中的立方颗粒γ’(体积分数为65%)的沉淀强化相和γ基体相组成，与铸造与定向凝固高温合金相比，具有更高的机械性能，热疲劳性能以及抗氧化和抗蠕变性能，是制造航空发动机和燃气轮机叶片不可或缺的材料。

K403合金固溶处理

(1)  合金经过1140、1180 ℃不完全固溶处理后,组织为大小2种尺寸的 γ’相；经过 1210℃完全固溶处理后空冷，均匀析出 0.2 μm的 γ’相。随着固溶温度的升高，一次 γ’相逐渐减少，枝晶组织变得不明显。 

(2)  经过 1190 ℃，4h 固溶处理后的合金，在900，940 ℃时效16h后，γ’相粒子尺寸变化不大，但排布更加均匀；在 980 ℃时效 16h 后，γ’相粒子尺寸变大到 0.3～0.6 μm，形态由方形变为不规则，近圆形。时效后，合金的抗拉性能和硬度都得到提高。

(3)  合金在 940℃时效后，获得了相对最大的抗拉强度和室温硬度。推荐K403合金较佳的热处理工艺为 1190 ℃, 4h，AC+ 940 ℃, 16h，AC。

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