GH4133B高温合金全面技术解析
GH4133B（中国牌号）是一种 镍基沉淀硬化型变形高温合金，属于 第二代涡轮盘材料，广泛应用于 航空发动机涡轮盘、压气机盘及紧固件等关键部件。该合金在 650-750℃ 范围内具有 良好的强度、抗蠕变性能和疲劳抗力，是中国航空工业的经典材料之一。
1. 国际牌号对照与定位
国家/标准
相近牌号
代际差异
美国 (AMS) Waspaloy 同属第二代涡轮盘合金
欧洲 (EN) Nimonic 901 强化体系相似
俄罗斯 (GOST) ЭП742 含Ti量略高
技术定位：
替代GH4033，使用温度提升至 700-750℃（提高约50℃）
相比GH4169：抗蠕变性能更优，但强度略低
2. 化学成分（wt%）
元素
Ni
Cr
Co
Mo
Al
Ti
Fe
其他
GH4133B 余量 18-20 12-15 4.0-5.0 1.0-1.5 2.5-3.0 ≤1.0 B≤0.01, Zr≤0.05
强化机制：
γ'相（Ni₃(Al,Ti)）：体积分数 15-25%（核心强化）
碳化物（MC/M₂₃C₆）：晶界强化
固溶强化：Co/Mo协同作用
3. 关键性能指标
（1）力学性能（标准热处理后）
温度
抗拉强度 (MPa)
屈服强度 (MPa)
延伸率 (%)
断面收缩率 (%)
20℃ ≥1100 ≥800 ≥15 ≥25
700℃ ≥850 ≥700 ≥10 ≥20
750℃ ≥750 ≥600 ≥8 ≥15
（2）持久/蠕变性能
条件
性能指标
700℃/450MPa 断裂时间≥100h（延伸率≥5%）
750℃/300MPa 蠕变速率<1×10⁻⁷/s
（3）物理性能
参数
数值
密度 (g/cm³) 8.20-8.30
熔点 (℃) 1340-1380
热膨胀系数 (×10⁻⁶/K) 14.2 (20-700℃)
热导率 (W/m·K) 12.5 (20℃) / 23.0 (750℃)
4. 热处理工艺
标准热处理制度（固溶+时效）：
固溶处理：
1080℃±10℃ × 4h → 空冷（抑制γ'相析出）
时效处理：
800℃×16h → 空冷（γ'相析出强化）
工艺控制要点：
固溶冷却速率：>30℃/min（避免γ'相过早析出）
时效温度偏差：≤±5℃（否则影响γ'相分布）
5. 典型应用
航空发动机：WS-9涡轮盘、涡扇发动机紧固件
燃气轮机：R0110低压涡轮盘
航天领域：火箭发动机壳体
6. 对比同类合金
合金
最高使用温度
优势
局限性
GH4133B750℃ 抗蠕变性能优异 强度低于GH4169
GH4169650℃ 高强度/易加工 高温性能不足
GH4033700℃ 成本低 综合性能较差
7. 特殊工艺要求
（1）热加工
锻造温度：1050-1100℃（需等温锻造）
变形量控制：每火次≤40%（防止再结晶异常）
（2）焊接
推荐方法：电子束焊/氩弧焊
焊后处理：必须重新固溶+时效
（3）检测标准
超声波探伤：符合HB/Z 34-2020 B级标准
γ'相检测：TEM观察（尺寸50-200nm）
8. 常见失效与对策
失效模式
原因
解决方案
热疲劳裂纹 γ'相粗化 优化时效冷却速率
应力腐蚀 晶界碳化物连续 增加中间固溶处理
高温氧化 Cr元素耗尽 施加MCrAlY涂层
如需 定制化热处理方案 或 微观组织分析，可提供具体工况参数进一步优化。该合金目前处于 成熟应用阶段，工艺稳定性较高。
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