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低膨胀高温合金因其膨胀系数小、优良的高温力学性能及抗氧化性能,广泛应用在航空航天、兵器工业、仪器仪表等领域。随着航空航天事业的飞速发展,对低膨胀高温合金综合性能提出了更高的要求,本课题组已经成功研制了一种新型的Fe-Ni-Co系低膨胀高温合金,并进行了成分设计。本文选择了一种具有代表性的成分,进行新型低膨胀高温合金的制备,并对其进行热处理工艺研究及性能表征,同时对其高温抗氧化性能进行了研究。利用热力学计算软件JMat Pro对合金相变行为进行了计算,得到合金的平衡相图、CCT曲线、TTT曲线,为热处理工艺的制定提供指导。研究了固溶处理工艺对合金组织的影响,结果表明1170℃保温6h空冷,随后在1220℃保温2h空冷的二次固溶的方式能够得到较好的固溶效果。研究了时效处理工艺对合金组织及硬度的影响,温度对γ′相尺寸的影响大于时效时间,随着一次时效温度的提高,合金中γ′相的尺寸增大,合金的硬度降低;一次时效温度较高时,合金在二次时效过程中会有细小二次γ′相析出;当一次γ′相尺寸范围在30nm~40nm,并均匀分布时合金具有较高硬度;一次时效温度为650℃时,γ′相立方度最好,尺寸范围在30nm~40nm,时效24h内平均硬度值HV570~580,组织和硬度值稳定;对经650℃×12h/AC+620℃×8h/AC时效处理后的试样进行拉伸试验,其室温抗拉强度为985MPa,650℃高温抗拉强度为718 MPa,具有很好的强度。对合金的热膨胀性能进行了研究,试验合金体系具有较优异的低膨胀性能,其中2#成分合金居里温度为448℃,25~400℃的平均线膨胀系数为9.1×10-6/℃;Al元素的加入会增大合金的热膨胀系数,降低合金的居里温度;Ta元素的加入,合金的热膨胀系数会略有降低,但是居里温度同时也会降低;适当调整Co/(Ni+Co)值,会提高合金居里温度,降低合金高温线膨胀系数。研究了合金在550℃~700℃时的抗氧化性能,合金在此温度范围氧化动力学遵循抛物线规律,在550℃、600℃、650℃属于完全抗氧化级别,在700℃属于抗氧化级;合金的恒温氧化扩散激活能为166179J,恒温氧化速率常数表达式为:KT=8.34×107e﹣166179/(RT)。合金在高温氧化100h后氧化产物主要为Co Fe2O4,并致密分布形成氧化膜,有效的保护了合金基体。