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（穩態蠕變）持續時間長，蠕變速率低，說明合金在高溫下能長期保持尺寸穩定。

抗氧化性能方面，950℃靜態空氣中氧化 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。熱疲勞性能測試顯示，在 850℃至室溫的冷熱循環中，經過 500 次循環后，合金樣品的最大裂紋長度僅為 0.3mm，熱疲勞壽命優于多數同類型合金。

應用場景上，K446 合金在航空航天領域主要用于制造航空發動機的燃燒室部件、渦輪導向葉片和高壓渦輪外環等。某型中等推力渦扇發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構件，如攪拌軸、熱電偶保護套管等，在 850℃、高壓含硫環境中，抗腐蝕和抗蠕變性能優異，5 年服役后仍能保持良好的性能，確保反應器的安全穩定運行。

生產工藝上，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。

澆注溫度根據鑄件厚度調整在 1490℃ - 1520℃，澆注速度控制在 8 - 12kg/s，采用底注式澆注系統，確保金屬液平穩充型，減少卷渣和氣孔。對于大型部件，如直徑超過 1m 的渦輪外環，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。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。