以下关于DD407合金的百科解析综合了其化学成分、核心力学性能(抗拉/屈服强度、硬度)、物理特性(密度)及执行标准等关键指标,依据公开技术文献系统梳理,不含表格形式呈现:
基础属性
DD407是中国自主研发的第一代镍基沉淀硬化型单晶高温合金(部分文献标注为第二代25),通过定向凝固技术完全消除晶界,专用于航空发动机涡轮叶片、导向叶片等超高温承力部件。其核心优势在于高体积分数γ'相强化与难熔元素协同作用,实现高温环境下的组织稳定性与力学性能平衡348。
成分体系与强化机制
基体元素:镍(Ni):占比约55%–57%,构成稳定奥氏体基体168;铬(Cr):含量6%–9%,显著提升抗氧化与耐腐蚀能力38。
关键强化元素:铼(Re)与钽(Ta):铼含量达4%–6%(第一代单晶合金中较高水平),通过固溶强化抑制位错运动;钽(6%–8%)增强氧化层附着力,降低热腐蚀风险48;铝(Al)/钛(Ti):形成γ'相(Ni₃(Al,Ti)),体积分数高达65%–75%,提供主要高温强化效果34;钨(W)/钼(Mo):分别占约6%,进一步固溶强化基体38。
创新添加:钌(Ru,3%)与铱(Ir,1%) 优化γ/γ'界面稳定性,抑制高温下γ'相粗化,延长使用寿命8。
强度与高温耐久性
抗拉强度(Rₘ):室温下≥850 MPa,中温区间(760℃–850℃)保持≥780 MPa,体现宽温域适应性25;高温持久强度:1100℃/100小时条件下≥140 MPa,优于传统铸造高温合金49。
屈服强度(Rₚ₀.₂):中温区(700℃–800℃)典型值≥650 MPa,数据波动源于热处理工艺差异39。
抗疲劳性能:兼具高循环与低周疲劳抗力,适用于发动机交变应力环境59。
硬度与韧性
布氏硬度(HBW):≥380,属高硬度范畴,保障耐磨性与抗变形能力(注:具体值依热处理状态浮动)3;
冲击韧性:≥25 J,确保部件抗瞬时冲击可靠性5。
关键物理参数
密度:8.25 g/cm³,显著低于部分镍基合金(如DD406的8.56 g/cm³),有利于航空部件减重与比强度提升258。
热膨胀系数:与镍基合金标准范围一致,适应高温热循环9。
高温服役性能
使用温度极限:涡轮叶片:长期适用≤1050℃;导向叶片:短期耐受≤1100℃25。
组织稳定性:1150℃/1000小时时效后,γ'相仍保持规则立方结构,无明显拓扑密排相析出49。
技术标准与牌号
属国家战略性高温合金,国内执行标准未完全公开,但技术指标对标国际第一代单晶合金(如法国AM3)57;
熔铸工艺要求:真空感应熔炼母合金+籽晶法单晶定向凝固,辅以梯度磁场控制晶向,确保无杂晶缺陷89。
热处理规范
固溶处理:1280–1320℃ 区间保温,消除微观偏析;
时效强化:870–950℃ 两阶段处理,促进γ'相均匀析出39。
核心应用场景:
大推力航空发动机高压涡轮实心/空心叶片、燃气轮机导向叶片,已实现批量化装机应用259;
技术地位:
通过低成本成分设计(低铼高钌策略)与工艺优化,在抗蠕变强度(中温区)、组织稳定性及性价比上超越早期进口合金,支撑国产发动机关键部件自主化489。
总结:DD407作为我国首代单晶高温合金代表,依托高γ'相分数+难熔元素协同强化的成分体系,在高温强度、密度控制及热稳定性上达到国际先进水平。其执行标准虽未完全公开,但实际装机验证已证明其可靠性,标志着国产高温合金在航空动力领域实现从"跟跑"到"并跑"的跨越49。
注:力学性能数据区间受测试温度、热处理状态及长期时效影响,实际应用需结合工况参数优化工艺