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GH4098高温合金（Ni-Cr-Co-Mo-W系时效强化型）深度解析

GH4098是中国研制的一种 镍基时效强化型高温合金，属于 第三代沉淀硬化合金，以 γ'相（Ni₃(Al,Ti)） 为主要强化相，适用于 900~1000℃ 的高应力环境，如航空发动机涡轮盘、燃烧室部件及航天用高温结构件。其核心优势在于 高温蠕变抗力、疲劳性能及环境耐久性 的综合平衡。

Ni 余量 基体，高温稳定性

Cr 13.0-16.0% 抗氧化/腐蚀（形成Cr₂O₃膜）

Co 8.0-11.0% 固溶强化，抑制γ'相粗化

Mo 3.5-5.0% 提升高温强度及耐蚀性

W 3.0-4.5% 固溶强化（延缓蠕变）

Al 3.0-3.7% γ'相形成（Ni₃Al）

Ti 2.5-3.3% γ'相形成（Ni₃Ti）

C ≤0.08% 形成碳化物（MC、M₂₃C₆）

B 0.005-0.015% 晶界强化

2. 力学性能（标准热处理后）

室温性能

高温性能（典型值）

优势对比：

950℃持久强度：较GH4049提高约 **20%**（因W/Co协同效应）。

热疲劳寿命（ΔT=300-900℃）优于GH3039（循环次数提升30%）。

3. 耐环境性能

抗氧化极限：

长期：950℃（氧化增重≤1 mg/cm²·100h）；

短期（<50h）：1100℃（表面形成Al₂O₃+Cr₂O₃复合膜）。

耐蚀性：

抗 热盐腐蚀（Na₂SO₄+NaCl环境，失重率≤0.05 g/m²·h）；

抗 硫化（H₂S环境下不出现晶界腐蚀）。

4. 热处理工艺

固溶处理

1180℃±10℃ ×2h → 空冷（全溶γ'相，消除偏析）。

时效处理

一级时效：900℃±10℃ ×8h → 空冷（粗化γ'相至100-200nm）；

二级时效：750℃±10℃ ×16h → 空冷（弥散细小γ'相）。

显微组织：

γ基体 + γ'相（尺寸双峰分布） + 少量MC/M₂₃C₆碳化物。

5. 加工特性

6. 典型应用

航空发动机：

涡轮盘（900-950℃高周疲劳环境）；

燃烧室火焰筒（需耐热冲击+抗氧化）。

航天领域：

火箭发动机涡轮泵叶片（短时1100℃）；

再入飞行器热防护结构。

能源装备：

燃气轮机导向叶片（替代进口IN792）。