CMSX-6镍基单晶高温合金 镍基沉淀硬化型高温合金 合金single crystal superalloy
高温合金是指以铁、镍、钴为基体，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料；并具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。基于上述性能特点，且高温合金的合金化程度较高，又被称为“超合金”，其广泛应用于航空、航天领域。
单晶高温合金是指合金以单个晶体为单位，合金化程度高于普通的高温合金。晶界的消除从而不易产生裂纹源，弥补了传统的铸锻高温合金铸锭偏析严重、热加工性能差、成形困难等难点，因而其具有良好的持久寿命、低蠕变速率和良好的抗热疲劳性能。
20世纪80年代以来，单晶高温合金一直沿着其独特的道路发展。随着合金设计理论水平的提高和生产工艺的改进，相继出现耐温能力比第1代单晶合金分别大约高30℃和60℃的第2代单晶合金和第3代单晶合金；第1代单晶高温合金的代表有DD2, DD3, DD4, DD26, DD26C, DD402, DD8, CMSX-2, PWA1480, NWC8TA6AK等，第2代单晶高温合金的代表有PWA1484 ,CMSX-4, DD6, DD406, DD398, DD5, DD99, M09A, DD13, ReneN5等，第3代单晶高温合金的代表有CMSX-10, CMSX-11, ReneN6, TMS-75, TMS-82, DD9, DD10, DD32, DD33, DD90等。
Cannon-Muskegon研制了两种单晶高温合金CMSX-11B和CMSX-11C,它们具有良好的抗热腐蚀、抗氧化的综合性能,并可直接满足燃气涡轮发动机部件的需要。
DD402是镍基沉淀硬化型单晶高温合金，为第一代单晶合金。与国外第一代单晶合金PWA 1480合金相比，该合金含钽量少，因此价格比较便宜。合金的成分简单、密度较低，具有高的蠕变强度和抗疲劳性能，良好的单晶铸造性能、较宽的固溶处理温度范围，并具有良好的组织稳定性、环境性能和涂层性能。适合于制作1050℃以下工作对的涡轮工作叶片及其他高温部件。
DD402合金已用于制作航空发动机的涡轮工作叶片。与该合金相近的cmsx-2合金在国外已成功地用于arriel等发动机。该合金中w相高达68%，y相平均尺寸为0.45m。由于y/y错配度小，使得合金的蠕变强度高。合金无钒、低钼、适量的钨和钽以及佳的ti/al比，保证了合金的环境性能和涂层性能。合金经850℃*3000h时效后，不析出tcp相。
CMSX-4是由 Cannon Muskegon Corporation 研发的一种超高强度单晶合金。这种第二代含铼的镍基单晶合金具有更高的峰值温度/应力，能够在至少 2125°F (1163°C) 的环境下工作。CMSX-4合金已经大量投产。使用CMSX-4合金制造的叶片在其 15000 马力 Mars 100 工业燃气涡轮机上无故障使用寿命达到了 25000-30000 小时。在全球范围内的广泛应用以及工业燃气涡轮机叶片中的应用经验。
