第三代单晶高温合金DD90N编制说明

T/CISAXXX-XXXX《先进航空发动机涡轮叶片用第三代单晶高

温合金DD90》团体标准

编制说明

（征求意见稿）

一、工作简况

1、任务来源

本项目是依据中国材料与试验团体标准委员会材试标字[2021]196号文：关

于CSTM标准《先进航空发动机涡轮叶片用第三代单晶高温合金DD90》的立

项公告。计划编号为CSTMLX010000787—2021，项目名称为“先进航空发动机

涡轮叶片用第三代单晶高温合金DD90”，计划完成时间为2021年。

2、主要工作过程

起草(草案、调研)阶段:计划下达后，2021年6月标准化技术委员会组织各起草

单位成立了起草工作组，由中国科学院金属研究所为组长单位（或XXXXX牵

头成立了标准编制工作组），负责主要起草工作。鉴于高温合金母合金是直接影

响决定后期棒材性能和质量的主要因素，工作组内部讨论决定，将标准名称更改

为《第三代单晶高温合金DD90N》工作组对国内外DD90N单晶高温合金母合金

技术现状与发展情况进行全面调研，同时广泛搜集相关标准和国内外技术资料，

进行了大量的研究分析、资料查证工作，结合实际应用经验，进行全面总结和归

纳，在此基础上编制出《第三代单晶高温合金DD90N》标准草案初稿。经工作

组及有关专家研讨后，对标准草案初稿进行了认真的修改，于2021年10月形成

了标准征求意见稿及其编制说明等相关附件，报标准化技术委员会秘书处。

征求意见阶段:

审查阶段:

报批阶段:

注意：如果标准草案涉及专利，在标准制修订过程中的任何阶段，均应附上《已披露

的专利清单》广泛征求意见，并将反馈意见加以说明。鼓励没有参与国家标准

制修订的组织或者个人在标准制修订的任何阶段披露其拥有和知悉的必要专利。

3、主要参加单位和工作组成员及其所做的工作

本标准由中国科学院金属研究所、XXXXX、冶金工业信息标准研究院、……

共同起草。

主要成员:XXXX、XXXX、XXXX、……。

所做的工作:XXXX任工作组组长，主持全面协调工作，负责对各阶段标准

的审核;XXXX为本标准主要执笔人，负责本标准的具体起草与编制;XXXX、

XXXX、XXXX负责国内外相关技术文献和资料的收集、分析及资料查证，对产

品生产工艺、性能和使用经验进行总结和归纳；XXXX负责对国内外产品和技

术的现状与发展情况进行全面调研，XXXX负责对各方面的意见及建议进行归

纳、整理。

二、标准编制原则

本文件在制定/修订过程中，遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推

出、及时修订、不断完善”的原则，注重标准修订与技术创新、试验验证、产业

推进、应用推广相结合，本着先进性、科学性、合理性和可操作性以及标准的目

标、统一性、协调性、适用性、一致性和规范性的原则来进行本标准的制定/修

订工作。

本文件在起草过程中主要按GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分:标准

的结构和编写规则》的要求编写。在确定本标准主要技术指标时，综合考虑生产

企业的能力和用户的利益，寻求最大的经济、社会效益，充分体现了标准在技术

上的先进性和合理性。

三、主要内容说明

1、标准主要内容

1.1标准名称

本文件的名称为《第三代单晶高温合金DD490N》。

1.2范围

本文件规定了DD490N单晶高温合金母合金的订货内容、尺寸、重量、技

术要求、冶炼方式、试验方法、检验规则、包装、标志、质量证明书、运输与

贮存。

本文件适用于采用真空感应冶炼方法的DD490N单晶高温合金母合金（以

下简称母合金）。

1.3规范性引用文件

根据本技术条件质量的要求，按照GB/T1.1—2020编制格式，明确了规范

性引用文件。

1.4订货内容

按本文件订货的合同或订单应包括本文件编号和名称、产品名称、牌号或统

一数字代号、冶炼方法、尺寸及允许偏差、重量（或数量）及供需双方协商确定

的其他要求。

1.5尺寸、外观、重量

1.5.1母合金的尺寸及允许偏差

母合金的尺寸与合金凝固过程中的偏析密切相关，由于铸造高温合金没有采

用电渣或自耗冶炼，所以尺寸过大会导致凝固偏析加剧。另外尺寸过大也易导致

合金棒中形成缩孔等缺陷，所以根据现有的技术水平将合金锭的尺寸定为直径

（75±5）mm或（80±5）mm，公称长度不小于300mm。

1.5.2重量

合金锭交货时，通常会按照一定的损耗进行投料，按合同约定的重量交付时

会导致有部分合金的剩余，使得采购方的成本增加，所以本文件规定以实际重量

交货

1.5.3表面质量

DD490N高温合金材料后续将制备成单晶高温合金叶片，合金表面及内部的

质量会显著影响叶片的性能，所以需要100%去除氧化皮，呈金属光泽。端面二

次缩孔的尺寸是充分调研各生产厂家及用户得到，并且参考了相应的标准，其允

许的最大孔径为6mm。

1.6技术要求

1.6.1原材料

材料的纯度对力学性能有显著的影响，由浇道、废件等组成的返回料中含有

大量的杂质元素，会显著影响合金的力学性能。所以为了保证合金有较高的性能，

故对合金的材料进行了规定，但也可以根据客户的要求进行生产。

1.6.2冶炼方法

由于在真空下熔炼容易将溶于合金中的氮、氢和氧等气体杂质元素去除到远

比常压下冶炼为低的水平，同时对于在熔炼温度下蒸气压比基体金属高的杂质元

素(锌、铅、锑、铋、锡和砷等)可通过挥发去除，而合金中需要加入的铝、硼及

锆等活性元素的成分易于控制。因此经真空感应熔炼的金属材料可明显地提高韧

性、疲劳强度、耐腐蚀性能，高温蠕变性能等，因此，采用真空感应炉熔炼高温

合金并浇注成合金锭，此时，合金锭的组织为等轴晶组织。

1.6.3化学成分

合金成分的控制是保证高温合金力学性能的关键。第一类是γʹ沉淀相强化元

素Al、Ta元素含量显著影响合金的性能。为了使合金具有较高的力学，对Al、

Ta元素的含量进行了规定。第二类是固溶强化元素，主要是保证基体有较高的

强度，根据某型号的标准及相关实验结果对合金的固溶强化元素的范围进行了规

定，使其既能保证较高的强度又不析出TCP有害相。第三类是杂质元素，杂质

元素会显著的影响高温合金的力学性能，本文件中不仅对高温合金中杂质元素种

类及含量进行了控制，还有对某些杂质元素的总量进行了控制。

1.6.4交货状态

需方收货后续需要经过重新熔炼，并浇注成单晶高温合金零件，所以母合金

以铸态交付即可。

1.6.5力学性能

DD490N单晶高温合金的力学性能主要是以将其制备的成单晶试棒来进行力

学性能测试，定向凝固过程中采用的是螺旋选晶法，螺旋选晶法所制备单晶的晶

体取向会产生一定的取向偏离，取向偏离会显著影响合金的力学性能，根据相关

的文献报道，试样主应力轴的偏离角度不超过15°作为规定，超过这个角度，合

金的力学性能大幅降低。

热处理是调整高温合金中γʹ沉淀相尺寸与体积分数的重要手段，通过对热处

理制度的规定，可使合金更好的发挥力学性能的优势。

由于高温合金中的力学性能很多，为了降低合金的测试成本，通过实验，选

择有代表性的高温拉伸和高温持久力学性能进行测试，从而反映合金典型的力学

性能。

1.6.6浮渣试验

夹杂是影响高温合金性能的重要因素之一，母合金中的夹杂会引入到零件中，

降低零件的性能，因此，需要对其浮渣进行检验。

1.6.7表面质量

通常采用真空冶炼的制备单晶高温合金母合金，冶炼过程中需采用耐火材料、

钢锭模等，对合金表面的检查可以降低外来夹杂的风险，有利于合金的质量稳定

性，从而有利于高温合金零部件质量稳定性。其次，由于合金的尺寸较大，母合

金凝固过程中不可避免的有缩孔，一次缩孔的处有大量的杂质，所以应该切除。

二次缩孔夹杂较少，可以部分保留。

1.6.8产品标识

由于母合金需要进行二次下料，为了防止产生混料，需对每支母合金棒上下

端面均应标刻永久性合金牌号和冶炼炉号。

1.7试验方法

本部分规定了合金化学成分、力学性能、电子空位数、外观质量、浮渣及

合金锭产品标识等检验方法，均需要采用相关标准或双方协商确定的其他方法

进行，以保证检测结果的可靠性。

1.7.1化学成分

1.7.1.1合金的主元素（质量分数≧0.1%）的检验按HB20241.3~20241.9

《高温合金化学成分光谱分析方法》的规定进行。

1.7.1.2微量元素（质量分数<0.1%）中，C、O、N、S等元素的检验按HB

5220（所有部分）《高温合金化学分析方法》的规定进行或供需双方协商确定

的其他方法进行。

1.7.1.3其它微量元素的检验按IOSTS15338《表面化学分析-GDMS》的规

定进行或供需双方协商确定的其他方法进行。

1.7.2高温拉伸

高温拉伸是反映高温合金高温瞬时力学性能的关键指标之一，该合金的高温

拉伸试验按HB5195-96金属材料高温拉伸试验方法。

1.7.3高温持久

高温持久强度是高温构件设计选材的重要依据，是表现出合金高温力学性

能的关键指标之一，高温持久试验按GB/T2039进行。

1.7.5浮渣

夹杂的存在可遗传到高温合金部件中，采用浮渣检验可间接反映出合金的

纯净度水平，浮渣试验按HB5406进行

1.7.6尺寸、外观

尺寸规格采用精度为1mm的钢卷尺等适用精度的测量工具进行检验。

外观质量采用目视或相应精度的量具进行检验。

1.7.7产品标识

合金锭产品标识采用目视检验即可。

1.8检验规则

1.8.1取样数量和取样部位

质量一致性检验项目、取样数量、取样部位以及相应要求和检验方法的章

条号应符合表1规定。

1.8.2判定和复验规则

1.8.2.1化学成分分析结果不合格时，该炉母合金判为不合格。

1.8.2.2力学性能某项检验结果不合格时，若因冶金缺陷、断晶、斜晶、等

轴晶等导致的力学性能不合格，则判定试验结果无效，剔除该支试棒，应从同

组定向试棒中重新取样进行试验。若试验结果仍不合格，允许在同组定向试棒

中取双倍数量试样对不合格项目进行复验，检验结果应全部合格。若复检结果

仍有不合格时，允许从该支合金锭重新浇铸的另一组试棒中取双倍数量试样，

进行本规范规定的全部力学性能试验；检验结果应一次合格，否则该炉母合金

判为不合格。

1.8.2.3浮渣检验不合格时，该根合金锭判为不合格，浮渣是代表合金中杂

质含量的一个指标，当浮渣超标时，这些浮渣会进入到合金锭中，最终影响合

金的力学性能。

1.8.2.4尺寸规格检验不合格时，该根合金锭判为不合格，依据客户要求，

允许进行修补，补修后依据客户要求可判定合格，当补修后不满足客户要求时，

会给客户带来额外的加工成本或导致无法使用，故合金锭可判定不合格。

1.8.2.5产品标识不合格时，有可能存在不同牌号的合金混在一起的风险，

故该支母合金判为不合格。

表1检验规则

序号检验项目取样数量取样部位试验方法

每炉批在合金锭的上部和下

1化学成分2个/批按7.1的规定

部两个部位各取一份试样

每炉批抽取2根拉伸试样进

2高温拉伸2个/批HB5195-96

行760℃、980℃拉伸试验

每炉批抽取2根持久试样进

3高温持久2个/批GB/T2039

行1120℃持久试验

4浮渣试验1个/批每炉批抽取1根合金锭上部HB5406

精度为1mm的钢卷尺等

5尺寸逐支—

适用精度的测量工具

6表面质量逐支—目视

7产品标识逐支—目视

检验力学性能时，供方应给需方附带足够数量的、与供方受检同一状态的试棒。

四、主要试验(或验证)情况

本标准是在企业标准及型号标准的基础上，结合我国DD490N高温合金生产

和使用经验而修订完成的。工作组通过中科院金属所进行出厂检验和在线检验，

以及用户的入厂检验和使用经验，对DD490N高温合金棒材主要性能指标进行

了验证见表2。

表2DD490N单晶高温合金主要性能指标试验值与标准值对比表

主要技术指标检验批试验值标准值比对结论

℃的拉伸符合要求

76021D-3σ0.2=1140MPa，σ0.2≥800MPa，σb

性能≥1100MPa，

σb=1260MPa，

δ≥5%,ψ≥6%

δ=14%,ψ=15.5%

℃的拉伸符合要求

98021D-3σ0.2=605MPa，σb=860MPa，σ0.2≥550MPa，σb

性能δ=28%,ψ=32%≥750MPa，

δ≥20%,ψ≥22%

1120℃/160MP21D-3t=51.45h，δ=10%t≥15h，δ≥8%符合要求

条件下的持久

性能

五、标准中涉及专利的情况

本标准不涉及专利问题。

六、预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况

本标准于2021年首次发布，此次制定，充分纳入和反映了当今新产品、新

技术、新工艺的先进技术成果，为DD490N单晶高温合金母合金的推广应用提

供了有力的技术支撑，为指导和规范DD490N单晶高温合金母合金生产和验收

提供了依据，有利于提高产品的技术性能、安全可靠性及环保性能。

通过标准的制定和实施，将促进技术创新，增强产品的国内外市场竞争力，

同时为推进产业结构调整与优化升级创造条件，对规范市场竞争，引导市场良性

发展，加快我国高品质高温合金制备技术快速发展具有积极的促进作用。

七、与国际、国外对比情况

无

八、在标准体系中的位置，与现行相关法律、法规、规章及标准，特别是强

制性标准的协调性

本标准与现行相关法律、法规、规章及相关标准协调一致。

九、重大分歧意见的处理经过和依据

无

十、标准性质的建议说明

建议本标准的性质为推荐性标准。

十一、贯彻标准的要求和措施建议

一般情况下，建议本标准批准发布6个月后实施。

十二、废止或代替现行相关标准的建议

无

十三、其他应予说明的事项

无

《DD490N单晶高温合金母合金》团体标准编制工作组

2021年5月21日

T/CISAXXX-XXXX《先进航空发动机涡轮叶片用第三代单晶高

温合金DD90》团体标准

编制说明

（征求意见稿）

一、工作简况

1、任务来源

本项目是依据中国材料与试验团体标准委员会材试标字[2021]196号文：关

于CSTM标准《先进航空发动机涡轮叶片用第三代单晶高温合金DD90》的立

项公告。计划编号为CSTMLX010000787—2021，项目名称为“先进航空发动机

涡轮叶片用第三代单晶高温合金DD90”，计划完成时间为2021年。

2、主要工作过程

起草(草案、调研)阶段:计划下达后，2021年6月标准化技术委员会组织各起草

单位成立了起草工作组，由中国科学院金属研究所为组长单位（或XXXXX牵

头成立了标准编制工作组），负责主要起草工作。鉴于高温合金母合金是直接影

响决定后期棒材性能和质量的主要因素，工作组内部讨论决定，将标准名称更改

为《第三代单晶高温合金DD90N》工作组对国内外DD90N单晶高温合金母合金

技术现状与发展情况进行全面调研，同时广泛搜集相关标准和国内外技术资料，

进行了大量的研究分析、资料查证工作，结合实际应用经验，进行全面总结和归

纳，在此基础上编制出《第三代单晶高温合金DD90N》标准草案初稿。经工作

组及有关专家研讨后，对标准草案初稿进行了认真的修改，于2021年10月形成

了标准征求意见稿及其编制说明等相关附件，报标准化技术委员会秘书处。

征求意见阶段:

审查阶段:

报批阶段:

注意：如果标准草案涉及专利，在标准制修