高钨钽铪铸造合金K4002：性能卓越的“重量级”选

正文：

在航空发动机这个现代工业的“皇冠”上，高温合金扮演着至关重要的角色。今天，我们要聚焦的是一种性能卓越的镍基高温合金——K4002（相近牌号：MAR-M002）。

核心特性：千度之下的强者

K4002是一种镍基沉淀硬化型等轴晶铸造高温合金，其最高使用温度可达1000℃。它在中高温性能方面，处于现有等轴晶铸造镍基高温合金的顶级梯队。

• 性能卓越： 具有优异的抗高温氧化和耐热腐蚀性能。

• 组织稳定： 高温长期使用后组织稳定性好。

• 性能可靠： 零件取样性能与单铸试样性能接近，性能数据稳定性高，分散性小。

• 工艺优良： 铸造工艺性能良好。

• 高密度： 由于含有较多的钨(W)、钽(Ta)和铪(Hf)元素，其密度相对较大（这是高性能的代价）。

核心应用：涡轮核心部件

K4002合金特别适用于制造在1000℃以下工作的高性能航空发动机关键部件：

• 高压涡轮工作叶片

• 整铸涡轮盘

其相近牌号MAR-M002已在英国、美国等多种型号的航空发动机上成功用作涡轮叶片和整铸涡轮。

性能提升秘诀：表面防护

为了进一步提升其耐热腐蚀能力，采用K4002合金制造的零件通常会进行固体渗铝（Al） 工艺处理，形成有效的防护表面层。

组织稳定性保障：无有害相析出

经过严格的高温长期时效考验，K4002合金未发现有害的TCP相析出，这为其长期服役的可靠性提供了重要保障。

化学成分详解 (质量分数%)

• 主要合金元素：

  • 碳(C)： 0.13–0.17

  • 铬(Cr)： 8.00–10.00

  • 镍(Ni)： 余量

  • 钴(Co)： 9.00–11.00

  • 钨(W)： 9.00–11.00

  • 铝(Al)： 5.25–5.75

  • 钛(Ti)： 1.25–1.75

  • 钽(Ta)： 2.25–2.75

  • 铪(Hf)： 1.300–1.700

• 微量元素：

  • 硼(B)： 0.010–0.020

  • 锆(Zr)： 0.030–0.080

• 严格控制元素：

  • 钼(Mo)： ≤0.50

  • 铁(Fe)： ≤0.50

  • 钒(V)： ≤0.100

  • 锰(Mn)： ≤0.20

  • 硅(Si)： ≤0.20

  • 镁(Mg)： ≤0.003

  • 硫(S)： ≤0.010

  • 磷(P)： ≤0.010

  • 铜(Cu)： ≤0.100

  • 银(Ag)： ≤0.0005

  • 铅(Pb)： ≤0.0005

  • 铋(Bi)： ≤0.00005

总结：

K4002（MAR-M002）高温合金凭借其出色的高温强度、优异的抗氧化耐腐蚀性能、良好的组织稳定性和铸造工艺性，成为制造先进航空发动机高压涡轮叶片和整铸涡轮盘等关键热端部件的理想材料，在1000℃的高温严苛环境中守护着航空发动机的“心脏”。其综合性能使其成为现代航空动力领域不可或缺的高端材料之一。

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