K446 鎳基沉淀硬化型等軸晶鑄造高溫合金是一種綜合性能優(yōu)良的高溫合金，在高溫強度、抗氧化性和鑄造工藝性能之間實現(xiàn)了良好平衡，廣泛應用于航空航天、能源動力等領域的中高溫部件。

化學成分上，K446 合金以鎳為基體，占比約 60% - 65%，為合金提供了良好的韌性和穩(wěn)定性基礎。鉻元素含量為 15% - 17%，這一含量既能在高溫下形成穩(wěn)定的氧化膜，提供良好的抗氧化和抗腐蝕能力，又不會因鉻含量過高而導致 TCP 相析出，保證了合金的組織穩(wěn)定性。

鋁和鈦元素的總含量為 7% - 9%，其中鋁占 4.5% - 5.5%，鈦占 2.5% - 3.5%，二者形成的 γ' 強化相體積分數(shù)約為 50% - 55%。這些 γ' 相顆粒均勻分布在基體中，與基體保持共格關系，能有效阻礙位錯運動，為合金提供強大的沉淀強化效果，使合金在高溫下仍能保持較高的強度。

鎢元素含量為 4% - 5%，作為重要的固溶強化元素，鎢原子融入鎳基固溶體后會造成晶格畸變，增強原子間的結合力，從而提高合金的高溫強度和硬度，同時鎢還能提高合金的抗蠕變性能，尤其在 900℃以上的高溫環(huán)境中效果顯著。

合金中添加了 0.08% - 0.12% 的鈮元素，鈮與碳結合形成細小的 NbC 碳化物，這些碳化物彌散分布在晶內(nèi)和晶界，起到彌散強化和晶界強化的雙重作用，進一步提升了合金的高溫強度和抗蠕變性能。0.01% - 0.02% 的鋯元素則通過細化晶粒，使等軸晶晶粒度從 3 - 4 級細化至 5 - 6 級，提高合金的室溫塑性和沖擊韌性，使合金在承受沖擊載荷時不易斷裂。

性能方面，K446 合金的高溫力學性能尤為突出。室溫下，其抗拉強度達 1050MPa，屈服強度為 750MPa，延伸率 18%，硬度 HRC34 - 37，展現(xiàn)出良好的強韌性平衡。在 850℃高溫下，抗拉強度仍保持在 800MPa，屈服強度 580MPa，延伸率 10%；900℃時的抗拉強度為 680MPa，屈服強度 500MPa，延伸率 8%，完全滿足中高溫部件的強度要求。

在 850℃、250MPa 應力下的持久試驗中，K446 合金的斷裂時間超過 1600 小時，持久塑性達 4% - 5%，斷口呈韌性斷裂特征，存在大量韌窩，表明其在高溫下仍具有良好的塑性儲備。抗蠕變性能測試顯示，在 900℃、150MPa 應力下，1000 小時的蠕變變形量僅為 0.6%，且蠕變曲線的第二階段（穩(wěn)態(tài)蠕變）持續(xù)時間長，蠕變速率低，說明合金在高溫下能長期保持尺寸穩(wěn)定。

抗氧化性能方面，950℃靜態(tài)空氣中氧化 1000 小時后，氧化增重為 20g/m2，氧化膜由 Cr?O?和 Al?O?組成，雖有局部輕微剝落，但整體仍能有效保護基體，較同類型低鋁鈦合金的抗氧化性能提升約 25%。

鑄造工藝性能是 K446 合金的一大優(yōu)勢。在標準流動性測試中，1500℃澆注溫度下，螺旋線長度達到 600mm 以上，能夠輕松填充壁厚 1.5mm - 3mm 的復雜型腔，尤其適合制造帶有交錯冷卻通道的部件，如燃氣輪機的渦輪導向葉片。葉片內(nèi)部通常設計有 10 - 20 條冷卻通道，最小直徑僅 3mm，K446 合金憑借優(yōu)異的流動性，能確保這些通道完整成型，保證冷卻效果。

鑄件的尺寸精度可達 CT5 - CT6 級，表面粗糙度 Ra≤1.6μm，內(nèi)部缺陷（如氣孔、縮松）等級控制在 2 級以下，鑄造合格率超過 90%，適合批量生產(chǎn)。熱疲勞性能測試顯示，在 850℃至室溫的冷熱循環(huán)中，經(jīng)過 500 次循環(huán)后，合金樣品的最大裂紋長度僅為 0.3mm，熱疲勞壽命優(yōu)于多數(shù)同類型合金。

應用場景上，K446 合金在航空航天領域主要用于制造航空發(fā)動機的燃燒室部件、渦輪導向葉片和高壓渦輪外環(huán)等。某型中等推力渦扇發(fā)動機的燃燒室火焰筒采用該合金鑄造，火焰筒工作溫度在 850℃ - 950℃之間，需承受燃氣的高速沖刷和劇烈的熱應力，采用 K446 合金后，火焰筒的服役壽命達到 3500 小時，較原用合金提高了 700 小時。

在地面燃氣輪機中，K446 合金用于制造一級渦輪導向葉片和燃燒室過渡段，在某型 100MW 燃氣輪機中，這些部件在 900℃的工作環(huán)境下，服役 25000 小時后仍無明顯腐蝕和變形，大大降低了設備的維護成本。

在石油化工領域，K446 合金制成的高溫反應器內(nèi)構件，如攪拌軸、熱電偶保護套管等，在 850℃、高壓含硫環(huán)境中，抗腐蝕和抗蠕變性能優(yōu)異，5 年服役后仍能保持良好的性能，確保反應器的安全穩(wěn)定運行。

生產(chǎn)工藝上，K446 合金采用真空感應爐熔煉母合金，熔煉溫度控制在 1550℃ - 1580℃，保溫時間 3 小時，確保合金元素充分溶解并均勻分布。由于鎢元素熔點高，熔煉時需先將鎢制成鎢鎳合金塊，再加入爐中，以促進其溶解。

鑄造采用熔模精密鑄造工藝，蠟模采用中溫蠟料，通過組合壓型成型復雜部件，模殼采用多層涂掛工藝，面層使用熔融石英砂，背層使用莫來石砂，焙燒溫度控制在 1050℃，以保證模殼強度和透氣性。

澆注溫度根據(jù)鑄件厚度調(diào)整在 1490℃ - 1520℃，澆注速度控制在 8 - 12kg/s，采用底注式澆注系統(tǒng)，確保金屬液平穩(wěn)充型，減少卷渣和氣孔。對于大型部件，如直徑超過 1m 的渦輪外環(huán)，采用階梯式澆道，控制金屬液的充型速度和順序。

熱處理工藝為 “1120℃×4h 固溶處理 + 空冷 + 850℃×20h 時效處理 + 空冷”，固溶處理使合金元素充分溶解，時效處理促進 γ' 相均勻析出，控制 γ' 相尺寸在 0.3 - 0.5μm，確保合金性能達到最佳狀態(tài)。熱處理后的鑄件需進行 100% 熒光滲透檢測，確保表面無裂紋等缺陷。