GH4720Li高温合金综合解析

GH4720Li是一种镍基沉淀硬化型变形高温合金，专为极端高温环境设计，通过γ'相强化和固溶强化机制实现优异的高温强度、抗氧化性及抗蠕变性能，广泛应用于航空发动机、燃气轮机等高端领域。

1. 化学成分与强化机制

基体元素：镍（Ni）为基体（余量），提供高温稳定性和韧性。

关键添加元素：

铬（Cr）（15.5%~16.5%）：形成Cr₂O₃氧化膜，提升抗氧化性。

钴（Co）（14%~15.5%）：增强γ'相稳定性，提高高温强度。

钛（Ti）和铝（Al）（Ti 4.75%~5.25%，Al 2.25%~2.75%）：形成γ'-Ni₃(Al,Ti)强化相，阻碍位错运动。

钼（Mo）和钨（W）（Mo 2.75%~3.25%，W 1%~1.5%）：固溶强化并抑制蠕变。

微量元素：硼（B）、锆（Zr）等优化晶界性能，减少高温脆性。

2. 核心性能

高温强度：850℃下抗拉强度≥900MPa，屈服强度≥650MPa。

抗蠕变性能：750℃/300MPa下稳态蠕变速率<1×10⁻⁸ s⁻¹，断裂寿命>2000小时。

抗氧化性：900℃空气中氧化增重<2 mg/cm²（1000小时）。

耐腐蚀性：高Cr含量赋予抗硫腐蚀能力，适用于含硫燃气环境。

3. 制造工艺

熔炼工艺：真空感应熔炼（VIM）+电渣重熔（ESR），控制杂质（O≤10 ppm，N≤30 ppm）。

热加工：等温锻造（1120~1180℃）或超塑性成形，避免元素偏析。

热处理：固溶处理（溶解γ'相）+阶梯时效（650~900℃），优化γ'相分布。

4. 典型应用

航空发动机：高压涡轮盘、涡轮叶片（如涡扇15发动机）。

航天领域：火箭发动机整体涡轮转子。

能源装备：地面燃气轮机涡轮盘（750℃以下长期服役）。

5. 国内外牌号对照

中国：GH4720Li（镍基）。

国际：对标Waspaloy（美国）或Udimet 720Li