一、概述

GH1138是中国自主研发的Fe-Ni-Cr基固溶强化型高温合金，专为极端高温氧化和腐蚀环境设计，广泛应用于航空发动机燃烧室、加力燃烧室及燃气轮机热端部件。其通过高铬含量与钼、钨的协同作用，在900~1100℃范围内表现出卓越的抗氧化性和持久强度，是国产高温合金体系中的重要成员。

二、化学成分（重量百分比）

注：成分设计遵循GB/T 14992标准，Cr/Mo/W比例优化以平衡高温强度与加工性能。

三、物理性能参数

1. 基础物性

2. 密度：8.3 g/cm³（20℃）

3. 熔点范围：1360-1410℃

4. 热膨胀系数：14.2 μm/m·℃（20-600℃），17.6 μm/m·℃（20-1000℃）

5. 热导率：13.8 W/m·K（200℃），22.4 W/m·K（800℃）

6. 比热容：480 J/kg·K（20℃）

7. 弹性模量：195 GPa（室温），165 GPa（800℃）

8. 高温力学性能

9. 抗拉强度：≥320 MPa

10. 持久强度（950℃/100 MPa）：≥200小时

11. 1000℃氧化增重速率：≤0./m²·h（ASTM G54标准）

12. 热疲劳寿命（800℃↔25℃循环）：≥5000次

四、核心材料优势

1. 极端环境耐受性

2. 抗氧化性：Cr与Al协同形成致密Cr₂O₃-Al₂O₃复合氧化膜，1100℃下氧化速率仅为1.2×10⁻³ mg/cm²·h，优于同类合金GH3039（1.8×10⁻³ mg/cm²·h）。

3. 抗硫化腐蚀：在含硫燃气中（H₂S浓度0.3%），1000℃腐蚀深度≤0.1 mm/年，适用于劣质燃料环境。

4. 高温强度体系

5. 固溶强化（W、Mo）与晶界强化（Ti、B）协同作用，950℃下抗拉强度达340 MPa，比GH3044提高15%。

6. 持久塑性优异：1000℃/50 MPa条件下延伸率≥25%，避免脆性断裂。

7. 加工与制造性能

8. 热加工窗口宽：热轧温度范围1100-1200℃，变形抗力较GH3128降低20%。

9. 焊接性能优异：TIG焊焊缝强度系数≥0.85，焊后无需热处理即可满足80%母材强度。

10. 冷成型能力：固溶态板材冷弯半径可达2倍板厚（同类合金需3倍以上）。

11. 经济性优势

12. Fe含量高（~40%），原材料成本较镍基合金（如Haynes 230）降低30%。

13. 废料回收率≥90%，通过电渣重熔工艺可循环利用。

五、供应形式与技术标准

六、典型应用领域

1. 航空发动机

2. 燃烧室火焰筒（连续工作温度1000-1100℃）

3. 加力燃烧室隔热屏（承受1500℃燃气冲刷）

4. 涡轮导向器外环（抗热震关键部件）

5. 能源装备

6. 燃气轮机过渡段（服役温度900-950℃）

7. 超临界锅炉过热器支架（抗高温蒸汽氧化）

8. 核反应堆热交换管道（耐辐照环境）

9. 工业高温设备

10. 石化裂解炉辐射段炉管（抗渗碳温度达1050℃）

11. 高温热处理夹具（循环寿命≥10万次）

12. 航天火箭发动机喷管延伸段（轻量化设计）

七、技术发展动态

1. 增材制造突破
   -选区熔化（SLM）工艺参数优化，成型件致密度达99.5%，1000℃抗拉强度提升至380 MPa。

2. 后处理制度：1180℃/2h固溶 + 850℃/4h时效，消除残余应力同时提升蠕变抗性。

3. 表面改性技术

4. 等离子喷涂CoCrAlY涂层，使抗氧化温度提升至1200℃。

5. 化学气相沉积（CVD）SiC涂层，抗燃气冲刷能力提高3倍。

6. 再生技术进展

7. 采用氢碎-磁选联合工艺，废料再生纯度达99.95%，力学性能恢复至原生材料98%水平。

八、选材对比指南

九、结语

GH1138高温合金凭借其独特的高Cr-Fe-Ni基成分设计，在高温抗氧化性、热强性及经济性之间实现了卓越平衡，成为国产航空发动机与重型燃气轮机的关键材料。随着增材制造、表面工程及再生技术的突破，其应用场景正向更高温度、更复杂工况扩展。未来在新型动力系统与清洁能源装备的研发中，GH1138将持续发挥不可替代推动中国高温合金技术跻身国际前列。