镍基单晶高温合金是近几十年来在少数发达国家中采用单晶技术生产的新型材料，该材料用做航空发动机叶片，可显著提高发动机的工作温度和发动机功率，对航空工业
产品的更新换代具有重要的意义。

多年来人们在合金成分设计，冶金工艺，单晶制备，晶体缺陷及蠕变机制等方面进行了大量的研究工作，研究成果层出不穷。

到目前为止，
已经有五代单晶高温合金相继问世。

而我国在单晶高温合金的研制方面，还处于落后状态。

单晶高温合金的高强度是多种强化机制和多种元素共同作用的结果。

因此，单晶合金成分、工艺的改变对合金的组织与力学性能的关系的影响是一个较为复杂的问题。

本工作的试验材料主要选用正在研制的低含徕的第三代单晶高温合金DD90，该合金具有高强度、低成本的特点。

研究其组织与性能之间的关系不仅可以为合金的研制提供直接
图3.5为DD90合金在1320℃/4h，AC处理条件下的显微组织。

从图中可以观察到1320℃时合金在共晶区产生初熔。

由此可以确定合金初熔点为1320℃。

经过标准热处理后DD90合金在各种试验条件下的持久性能数据列于表3.4中。

可以看出:无论是在高温还是较低温度下，合金都具有较高的延伸率，说明该合金具有较
好的塑性。

将试验所得的持久寿命的数据与典型第二代单晶高温合金CMSX-4的持久寿命比较发现，在几种持久条件下DD90持久性能远高于典型第二代单晶高温合金
CMSX一4
国外单晶合金的发展
第一代：
PW A1480 美F100-220
ReneN4 美F110-129 CFM56-5
SRR99 英RB211 RB199
AM3 法M88-2
ЖС32俄АЛ-31Ф
第二代：
PW A1484 美 PW4000系列V2500
ReneN5 美 GE90
CMSX-4 美 EJ200 RB211
ЖС36俄 2%Re，不含Ta，持久强度却能达到第二代水平，原因之一就是加入稀土元素。

第三代：
ReneN6 美
CMSX-10 美
（两种牌号铼的含量最高分别达5.6%、7%，难熔元素的总含量(Re、Ta、W、Mo)高达20%）TMS-75 日 Re含量5%
第四代：
RR3010 英 Trent
TMS-138 日 2%Ru
MC-NG 法 4%Ru
第五代：
TMS-162 日 Ru含量6%
1.高温合金
高温合金是随着航空航天技术的发展需要而发展起来的一种高温结构材料，经过几十年的发展，各国均建立了各自的高温合金系列，主要用于发动机的涡轮叶片、涡轮盘和燃烧室
等。

目前，高温合金仍在航空、航天发动机材料中扮演主要角色，在航空发动机中用量约占55%左右。

从发展现状来看，高温合金已从传统铸造多晶高温合金、定向凝固柱晶高温合金和变形高温合金向单晶合金、机械合金化高温合金、粉末冶金高温合金和细晶铸造合金等发展。

美国和欧洲受其航空航天工业的推动，在高温合金领域居世界领先水平。

日本最近完成了国家规模的发展高温合金计划，重点是发展单晶高温合金，并将其用于航空航天工业。

单晶合金至今已发展到第三代产品，主要用于发动机涡轮叶片。

如美国的Rene N6和CMSX-10，其铼的含量高达6%，难熔元素的总含量(Re、Ta、W、Mo)高达20%，CMSX-10蠕变强度是现有单晶合金和镍基合金中最高的，使用温度比第二代产品Rene N5和CMSX-4约高30℃，达到了1100℃。

目前正在设计具有更高强度的CMSX-10+合金。

日本研制的单晶合金TMS26的耐热温度比第二代产品PW1484高37℃。

迄今，世界上单晶合金的最高性能可达1125℃、140MPa和100h。

预计本世纪末，航空航天发动机的涡轮叶片应将主要采用单晶合金。

最近，法国为火箭发动机涡轮泵研制了一种耐氢的镍铁合金THYMONE8叶片，在氢脆环境下具有高的疲劳性能。

〔5.6〕
机械合金化高温合金是靠添加少量氧化物弥散质点强化，用机械合金化方法制备的高温合金，主要用于制造燃烧室和涡轮叶片等，主要产品有英国的MA754、MA600、MA956和MA957等，新型合金有RSR185、RSR143等，使用温度远高于定向凝固柱晶合金。

但要取代单晶叶片、尚需改进其成型和涂层工艺。

粉末高温合金主要用于航空航天发动机涡轮盘，至少粉末涡轮盘合金已发展到第三代双性能组合盘，如美国的AF115+MERL76组合盘，AF115合金为高温抗蠕变合金，用于高温区，MERL76为高强度合金用于中低温区，已在90年代用于高性能发动机F-119上，1995美国将双合金涡轮盘转移到IHPTET的第2阶段。

俄国在米格29和31等多种发动机上使用粉末高温合金、目前大量使用的是第一代合金，使用温度在700℃，正在研制第二代产品，使用温度为750℃。

〔7〕
铼是一个非常稀少而且分散的元素，在地壳中的含量仅由10-7％。

主要存在于辉钼矿中。

可由冶炼辉钼矿的烟道尘中获得的Re2O7。

然后加入KCl，再用氢还原而制得一种金属元素，熔点3180℃，高熔点金属之一，用来制造电灯丝、人造卫星和火箭的外壳、原子反应堆的防护板等，化学上用做催化剂,可用来制造特种白炽电灯泡及高电偶。

铼和钨、铁形成合金，硬度很高，抗磨性和抗腐蚀性很强。

它对很多化学反应具有高度选择性的催化功能，因此，也常用作催化剂
铼属稀有金属,是地球上储量很少的有色金属之一,其克拉克值仅为7×10-8（w）,全球已探明储量约2500t.战略金属铼军事用途独特美日悄悄囤积视为珍宝铼主要用于生产航空发动机叶片、制造类似陀螺仪的高精设备、合成高辛烷值汽油。

美国和德国还获得了制造铼过滤器净化汽车尾气的专利技术
的最大用途是作石化工业上的催化剂。

目前，世界上铼在这方面的消耗量占总消耗量的60％以上。

含铼的钽、钨合金被认为是最耐高性能，已成为宇航、火箭和导弹等方面的重要材料。

钨铼热电偶最高可测3100℃的高。

铼钨合金用来制造电子管阴极，寿命比钨长100倍，用于制造电接触器，特别是制造海船永磁发电机接触器，经久耐用。

镀铼（如航天器金属表面）的金属可增加耐磨性能。

含铼的钽、钨合金被认为是最耐高性能，已成为宇航、火箭和导弹等方面的重要材料。

钨铼热电偶最高可测3100℃的高。

铼钨合金用来制造电子管阴极，寿命比钨长100倍，用于制造电接触器，特别是制造海船永磁发电机接触器，经久耐用。

镀铼（如航天器金属表面）的金属可增加耐磨性能。

据报道，世界最大铼生产商美国钼金属公司尽管产量已达顶点，但是供应仍难易满足其远期客户的需求。

因此不得不从现货市场追加购买量，但是现货市场供应更为紧张。

目前铼的生产及技术没有任何问题，主要是取决于获得充足的原材料钼。

据了解，铼的主要消费部门是铼基合金，用于飞机引擎和其它应用部门。

尤其是最近以来飞机引擎业进入市场大量购买铼，进一步刺激价格上涨。

据了解，高铼酸铵的高附加值产品铼粉粒供应更为短缺。

目前我国铼的保有储量为237吨。

铼几乎全部伴生于钼矿床中，集中分布在陕西金堆城钼矿、河南栾川钼矿、吉林大黑山钼矿、黑龙江多宝山铜（钼）矿等矿床中，合计占全国铼总储量的近90％。

在铼的市场需求方面，我国铼产量远远无法满足其需求量，特别是近几年来我国航空航天技术的快速发展，使得这一供需矛盾进一步恶化。

在铼的供应方面，由于江西铜业集团公司在科技攻关项目“铜冶炼还原终液中回收铼酸铵”获得突破，在实施中2004年形成了年产1800公斤的生产能力，该集团公司成为全国最大的铼生产基地。

江西铜业集团铼占我国产量的40％。

(我国铼总产量4.5吨）在技术上，我国铼行业生产技术与国际相比还有较大差距。

1983年成都理工大学教授张如柏在四川马边，犍为，沐川境内红层砂岩中发现了铼钼矿物，遂进行科学研究。

确定沐川钼矿物与世界所有钼都不同，沐川钼含有水分子，于是张教授把它命名为沐川矿，在美国权威地理杂志发表了研究成果的论文。

基于此，国家地矿部（现国土资源部地调局）立项搞科学研究，四川地矿局承担研究工程。

经过10多年的科学研究，首次在地球上发现了以铼矿为主的独立矿体，乐山铼矿成了地球上唯一以铼为主体的稀有金属矿体，初步探明储量50吨以上，探明储量居世界第一位。

目前，以张如柏教授为首席专家的研究小组正把探矿和研究工作向纵深推进。