GH4169 是一种以镍为基体,添加铌、钼、钛等元素的沉淀强化型高温合金,其成分组成为镍 50%-55%、铬 17%-21%、铁余量、铌 4.75%-5.5%、钼 2.8%-3.3%、钛 0.65%-1.15%,杂质总含量≤0.5%。通过 γ'' 相(Ni₃Nb)的沉淀强化作用,该合金在 650-700℃区间具有极高的强度,成为航空航天领域承力部件的首选材料。
γ'' 相强化是 GH4169 性能卓越的核心原因。合金经 720℃时效处理后,会均匀析出纳米级的 γ'' 相,这些直径仅 10-20nm 的颗粒能够有效钉扎位错,使室温抗拉强度提升至 1200-1300MPa,屈服强度达 800-900MPa。某航空发动机涡轮盘在 650℃、800MPa 应力下运行 5000 小时,无明显塑性变形,充分满足长寿命使用要求。铌和钼的协同作用还显著提高了合金的抗疲劳性能,在 10⁷次循环下的疲劳强度达 450MPa,某火箭发动机连接螺栓经多次冷热循环后,未产生任何疲劳裂纹。
力学性能呈现出优异的温度适应性,从室温到 650℃,强度变化较小,在 650℃时抗拉强度仍能保持 1000MPa 以上,延伸率 15%-18%。同时,其低温性能也十分出色,在 - 270℃时抗拉强度可达 1400MPa,非常适合深冷环境使用。某 LNG 船的低温泵轴采用该合金后,在 - 162℃的工作环境下运行稳定,无任何脆性断裂风险。
加工性能方面,GH4169 需要匹配多道次工艺。热加工温度控制在 950-1050℃,单道次变形量需控制在 25%-30%,以避免开裂。某汽轮机转子经多火次锻造后,锻件流线连续,力学性能各向异性≤5%,保证了使用过程中的稳定性。切削加工时需使用硬质合金刀具,切削速度控制在 50-80m/min,某精密齿轮加工后齿形精度达到 6 级,满足高精度传动要求。
制备工艺较为复杂,采用真空双熔工艺(真空感应炉 + 真空自耗炉),以降低气体和夹杂含量。铸锭经 1120℃均匀化处理 8 小时,热轧后经 950℃固溶处理,最后进行 720℃/8 小时 + 620℃/8 小时的双级时效处理,促进 γ'' 相均匀析出,确保合金性能的一致性。
GH4169 广泛应用于航空发动机涡轮盘、叶片,火箭发动机连接螺栓,汽轮机转子以及 LNG 船低温部件等,能够兼顾高温强度与低温韧性,在极端环境中表现出卓越的性能。