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鎳基合金知識大全

發(fā)布時間: 2021-07-28  點(diǎn)擊次數(shù): 1482次

一、鎳基合金定義

鎳基合金一般以Ni含量超過30wt%之合金稱之,常見產(chǎn)品之Ni含量都超過50wt%, 由于具有超群的高溫機(jī)械強(qiáng)度與耐蝕性質(zhì),與鐵基和鈷基合金合稱為超合金(Superalloy),一般是應(yīng)用在540℃以上的高溫環(huán)境,并依其使用場合,選用不同合金設(shè)計(jì),多用于特殊耐蝕環(huán)境、高溫腐蝕環(huán)境、需具備高溫機(jī)械強(qiáng)度之設(shè)備。常應(yīng)用于航天、能源、石化工業(yè)或特殊電子/光電等領(lǐng)域。

應(yīng)用領(lǐng)域

產(chǎn)品要求特性

產(chǎn)品用途

航天工業(yè)

*溫下維持良好機(jī)械強(qiáng)度

飛機(jī)引擎、燃?xì)鉁u輪機(jī)、引擎閥門

能源工業(yè)

良好之抗高溫硫化、高溫氧化特性

熔爐零件、隔熱層、熱處理產(chǎn)業(yè)、石油與天然氣產(chǎn)業(yè)

石化工業(yè)

耐水溶液(酸、堿、氯離子)腐蝕

海水淡化廠、石化輸送管線

電子/光電一般工業(yè)

一般耐蝕或耐高溫程度較低之環(huán)境

電池殼件、導(dǎo)線架,計(jì)算機(jī)監(jiān)視器網(wǎng)罩

二、起源與發(fā)展

鎳基合金是30年代后期開始研制的,英國于1941年首先生產(chǎn)出鎳基合金 Nimonic75(Ni-20Cr-0.4Ti);為了提高潛變強(qiáng)度又添加Al,研制出Nimonic 80(Ni-20Cr- 2.5Ti-1.3Al);而美國于40年代中期,俄羅斯于40年代后期,中國于50年代中期也先后開發(fā)出鎳基合金。鎳基合金的發(fā)展包括兩個方面,即合金成分的改良和生產(chǎn)技術(shù)的革新。

50年代初,真空熔煉技術(shù)的發(fā)展,為煉制含高AlTi 的鎳基合金創(chuàng)造了條件,而帶動了合金強(qiáng)度與使用溫度的大幅提高。50年代后期,由于渦輪葉片工作溫度的提高,要求合金有更高的高溫強(qiáng)度,但是合金的強(qiáng)度高了,就難以變形,甚至不能變形,于是采用精密鑄造技術(shù),發(fā)展出一系列具有良好高溫強(qiáng)度的鑄造合金。60年代中期發(fā)展出性能更好的方向性結(jié)晶和單晶高溫合金,以及粉末冶金高溫合金。

為了滿足艦船和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的需要,60年代以來還發(fā)展出一批抗熱腐蝕性能較好、組織穩(wěn)定的高Cr鎳基合金。在從40年代初到70年代末大約40年的時間內(nèi),鎳基合金的工作溫度從700 提高1,100℃,平均每年提高10℃左右。時至今日,鎳基合金之使用溫度已可超過1,100℃,從前述最初成份簡單之Nimonic75 合金,到近期發(fā)展出之MA6000 合金,在1,100℃時拉伸強(qiáng)度可達(dá)2,220MPa、屈服強(qiáng)度為192MPa;其1,100℃/137MPa條件下之持久強(qiáng)度約達(dá)1,000小時,可用于航空發(fā)動機(jī)葉片。

三、鎳基合金之特色

鎳基合金是超合金中應(yīng)用*、強(qiáng)度最高的材料。超合金之名稱即源自于材料特色。

包括:

(1)性能超優(yōu)異:高溫下可維持高強(qiáng)度,且具有優(yōu)異的抗?jié)撟?、抗疲勞等機(jī)械性質(zhì),以及抗氧化和耐蝕特性與良好的塑性和 焊接性。

(2)合金添加超繁雜:鎳基合金常添加十種以上之合金元素,用以增進(jìn)不同環(huán)境之耐蝕性;以及固溶強(qiáng)化或析出強(qiáng)化等作用。


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