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關(guān)于鎳基合金的發(fā)展與應(yīng)用
來源:迅明
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作者:佚名
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發(fā)布時(shí)間: 2021-05-24
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鎳基高溫合金是高溫合金中應(yīng)用最廣、高溫強(qiáng)度最高的一類合金。鎳基高溫合金的發(fā)展包括兩個(gè)方面：合金成分的改進(jìn)和生產(chǎn)工藝的革新。
鎳基高溫合金的發(fā)展包括兩個(gè)方面：合金成分的改進(jìn)和生產(chǎn)工藝的革新。鎳基高溫合金是30年代后期開始研制的。英國(guó)于1941年首先生產(chǎn)出鎳基高溫合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti);為了提高蠕變強(qiáng)度又添加鋁，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美國(guó)于40年代中期，蘇聯(lián)于40年代后期，中國(guó)于50年代中期也研制出鎳基合金。50年代初，真空熔煉技術(shù)的發(fā)展，為煉制含高鋁和鈦的鎳基合金創(chuàng)造了條件。初期的鎳基高溫合金大都是變形合金。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，于是采用熔模精密鑄造工藝，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)展出性能更好的定向結(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)定的高鉻鎳基合金。在從40年代初到70年代末大約40年的時(shí)間內(nèi)，鎳基高溫合金的工作溫度從 700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。
鎳基高溫合金是高溫合金中應(yīng)用最廣、高溫強(qiáng)度最高的一類合金。其主要原因，一是鎳基合金中可以溶解較多合金元素，且能保持較好的組織穩(wěn)定性;二是可以形成共格有序的 A3B型金屬間化合物g [Ni3(Al，Ti)]相作為強(qiáng)化相，使合金得到有效的強(qiáng)化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強(qiáng)度;三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗氧化和抗燃?xì)飧g能力。鎳基合金含有十多種元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蝕作用，其他元素主要起強(qiáng)化作用。根據(jù)它們的強(qiáng)化作用方式可分為：固溶強(qiáng)化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等;沉淀強(qiáng)化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭;晶界強(qiáng)化元素， 如硼、鋯、鎂和稀土元素等。鎳基合金按強(qiáng)化方式有固溶強(qiáng)化型合金和沉淀強(qiáng)化型合金。
鎳基高溫合金是指以鎳為基體(一般大于50%)在650～1100℃溫度下具有一定強(qiáng)度和良好抗氧化抗熱腐蝕性能的高溫合金。鎳基合金是高溫合金中應(yīng)用范圍最廣、牌號(hào)最多的一類，根據(jù)制備工藝的不同可分為變形鎳基高溫合金、鑄造鎳基高溫合金和粉末冶金高溫合金三大類。
變形高溫合金通常是指可以進(jìn)行熱、冷變形加工，工作溫度范圍在-253～1320℃，具備良好的力學(xué)性能和綜合的強(qiáng)、韌性指標(biāo)，具有高抗氧化性和抗腐蝕性的合金。變形高溫合金主要作為航天、航空、核能、石油民用工業(yè)的結(jié)構(gòu)鍛件、餅材、環(huán)件、棒材、板材、管材、帶材和絲材。
鑄造高溫合金通常是用鑄造方法成型零件的一類高溫合金。其主要特點(diǎn)是：1.具有更寬的成分范圍?？刹槐丶骖櫰渥冃渭庸ば阅埽锌紤]優(yōu)化其使用性能。可通過調(diào)整成分使γ’含量達(dá)到60%甚至更高，從而使其在高達(dá)合金熔點(diǎn)85%的溫度下，仍能保持優(yōu)良性能。2.具有更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域由于鑄造方法具有的特殊優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)零件的使用需要，設(shè)計(jì)、制造出近終形或無余量的具有任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)和形狀的高溫合金鑄件。
粉末冶金高溫合金采用霧化高溫合金粉末，經(jīng)熱等靜壓成型或熱等靜壓后再經(jīng)鍛造成型的生產(chǎn)工藝制造出高溫合金粉末的產(chǎn)品。采用粉末冶金工藝，由于粉末顆粒細(xì)小，冷卻速度快，從而成分均勻，無宏觀偏析，而且晶粒細(xì)小，熱加工性能好，金屬利用率高，成本低，尤其是合金的屈服強(qiáng)度和疲勞性能有較大的提高。粉末冶金高溫合金可以滿足應(yīng)力水平較高的發(fā)動(dòng)機(jī)的使用要求,是高推重比發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤、壓氣機(jī)盤和渦輪擋板等高溫部件的選擇材料。
鎳基高溫合金是高溫合金中應(yīng)用最廣、高溫強(qiáng)度最高的一類合金。其主要原因，一是鎳基合金中可以溶解較多合金元素，且能保持較好的組織穩(wěn)定性;二是可以形成共格有序的 A3B型金屬間化合物g [Ni3(Al，Ti)]相作為強(qiáng)化相，使合金得到有效的強(qiáng)化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強(qiáng)度;三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗氧化和抗燃?xì)飧g能力。鎳基合金含有十多種元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蝕作用，其他元素主要起強(qiáng)化作用。根據(jù)它們的強(qiáng)化作用方式可分為：固溶強(qiáng)化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等;沉淀強(qiáng)化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭;晶界強(qiáng)化元素， 如硼、鋯、鎂和稀土元素等。鎳基合金按強(qiáng)化方式有固溶強(qiáng)化型合金和沉淀強(qiáng)化型合金。
鎳基高溫合金是指以鎳為基體(一般大于50%)在650～1100℃溫度下具有一定強(qiáng)度和良好抗氧化抗熱腐蝕性能的高溫合金。鎳基合金是高溫合金中應(yīng)用范圍最廣、牌號(hào)最多的一類，根據(jù)制備工藝的不同可分為變形鎳基高溫合金、鑄造鎳基高溫合金和粉末冶金高溫合金三大類。
變形高溫合金通常是指可以進(jìn)行熱、冷變形加工，工作溫度范圍在-253～1320℃，具備良好的力學(xué)性能和綜合的強(qiáng)、韌性指標(biāo)，具有高抗氧化性和抗腐蝕性的合金。變形高溫合金主要作為航天、航空、核能、石油民用工業(yè)的結(jié)構(gòu)鍛件、餅材、環(huán)件、棒材、板材、管材、帶材和絲材。
鑄造高溫合金通常是用鑄造方法成型零件的一類高溫合金。其主要特點(diǎn)是：1.具有更寬的成分范圍?？刹槐丶骖櫰渥冃渭庸ば阅埽锌紤]優(yōu)化其使用性能。可通過調(diào)整成分使γ’含量達(dá)到60%甚至更高，從而使其在高達(dá)合金熔點(diǎn)85%的溫度下，仍能保持優(yōu)良性能。2.具有更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域由于鑄造方法具有的特殊優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)零件的使用需要，設(shè)計(jì)、制造出近終形或無余量的具有任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)和形狀的高溫合金鑄件。
粉末冶金高溫合金采用霧化高溫合金粉末，經(jīng)熱等靜壓成型或熱等靜壓后再經(jīng)鍛造成型的生產(chǎn)工藝制造出高溫合金粉末的產(chǎn)品。采用粉末冶金工藝，由于粉末顆粒細(xì)小，冷卻速度快，從而成分均勻，無宏觀偏析，而且晶粒細(xì)小，熱加工性能好，金屬利用率高，成本低，尤其是合金的屈服強(qiáng)度和疲勞性能有較大的提高。粉末冶金高溫合金可以滿足應(yīng)力水平較高的發(fā)動(dòng)機(jī)的使用要求,是高推重比發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤、壓氣機(jī)盤和渦輪擋板等高溫部件的選擇材料。
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