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鎳基高溫合金的性能及生產工藝是什麽?

發布時間: 2021-12-03  點擊次數: 1715次

一、鎳基高溫合金的成分性能
鎳基高溫合金中應用最為(wei) 廣泛。主要原因在於(yu) ,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定性;二是可以形成共格有序的A3B型金屬間化合物γ[Ni3(Al,Ti)]相作為(wei) 強化相,使合金得到有效的強化,獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強度;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氣腐蝕能力。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,其他元素主要起強化作用。根據它們(men) 的強化作用方式可分為(wei) :固溶強化元素,如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等;沉澱強化元素,如鋁、鈦、铌和鉭;晶界強化元素,如硼、鋯、鎂和稀土元素等。

鎳基高溫合金按強化方式有固溶強化型合金和沉澱強化型合金。


二、鎳基高溫合金的生產(chan) 工藝
冶煉方麵:為(wei) 了獲得更純淨化的鋼水,減低氣體(ti) 含量與(yu) 有害元素含量;同時由於(yu) 部分合金中有易氧化元素如Al,Ti等存在,非真空方式冶煉難以控製;更是為(wei) 了獲得更好的熱塑性,鎳基耐熱合金,通常采用真空感應爐熔煉,甚至用真空感應冶煉加真空自耗爐或電渣爐重熔方式進行生產(chan) 。
變形方麵:采用鍛造、軋製工藝,對於(yu) 熱塑性差的合金甚至采用擠壓開坯後軋製或用軟鋼(或raybet雷电竞)包套直接擠壓工藝。變形的目的是為(wei) 了破碎鑄造組織,優(you) 化微觀組織結構。
鑄造方麵:通常用真空感應爐熔煉母合金保證成分與(yu) 控製氣體(ti) 與(yu) 雜質含量,並用真空重熔-精密鑄造法製成零件。
熱處理方麵:變形合金和部分鑄造合金需進行熱處理,包括固溶處理、中間處理和時效處理,以Udmet500合金為(wei) 例,它的熱處理製度分為(wei) 四段:固溶處理,1175℃,2小時,空冷;中間處理,1080℃,4小時,空冷;一次時效處理,843℃,24小時,空冷;二次時效處理,760℃,16小時,空冷。以獲得所要求的組織狀態和良好的綜合性能。

發展曆史

鎳基高溫合金(以下簡稱鎳基合金)是30年代後期開始研製的。英國於1941年首先生產出鎳基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti);為了提高蠕變強度又添加鋁,研製出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美國於40年代中期,蘇聯於40年代後期,中國於50年代中期也研製出鎳基合金。鎳基合金的發展包括兩個方麵:合金成分的改進和生產工藝的革新。50年代初,真空熔煉技術的發展,為煉製含高鋁和鈦的鎳基合金創造了條件。初期的鎳基合金大都是變形合金。50年代後期,由於渦輪葉片工作溫度的提高,要求合金有更高的高溫強度,但是合金的強度高了,就難以變形,甚至不能變形,於是采用熔模精密鑄造工藝,發展出一係列具有良好高溫強度的鑄造合金。60年代中期發展出性能更好的定向結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燃氣輪機的需要,60年代以來還發展出一批抗熱腐蝕性能較好、組織穩定的高鉻鎳基合金。在從40年代初到70年代末大約40年的時間內,鎳基合金的工作溫度從 700℃提高到1100℃,平均每年提高10℃左右。 [5] 

成分性能

鎳基高溫合金中應用最為廣泛。主要原因在於,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定性;二是可以形成共格有序的 A3B型金屬間化合物γ[Ni3(Al,Ti)]相作為強化相,使合金得到有效的強化,獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強度;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氣腐蝕能力。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,其他元素主要起強化作用。根據它們的強化作用方式可分為:固溶強化元素,如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等;沉澱強化元素,如鋁、鈦、铌和鉭;晶界強化元素,如硼、鋯、鎂和稀土元素等。
鎳基高溫合金按強化方式有固溶強化型合金和沉澱強化型合金。 [5] 

生產工藝

冶煉方麵:為了獲得更純淨化的鋼水,減低氣體含量與有害元素含量;同時由於部分合金中有易氧化元素如Al,Ti等存在,非真空方式冶煉難以控製;更是為了獲得更好的熱塑性,鎳基耐熱合金,通常采用真空感應爐熔煉,甚至用真空感應冶煉加真空自耗爐或電渣爐重熔方式進行生產。
變形方麵:采用鍛造、軋製工藝,對於熱塑性差的合金甚至采用擠壓開坯後軋製或用軟鋼(或raybet雷电竞)包套直接擠壓工藝。變形的目的是為了破碎鑄造組織,優化微觀組織結構。
鑄造方麵:通常用真空感應爐熔煉母合金保證成分與控製氣體與雜質含量,並用真空重熔-精密鑄造法製成零件。
熱處理方麵:變形合金和部分鑄造合金需進行熱處理,包括固溶處理、中間處理和時效處理,以Udmet 500合金為例,它的熱處理製度分為四段:固溶處理,1175℃,2小時,空冷;中間處理,1080℃,4小時,空冷;一次時效處理,843℃,24小時,空冷;二次時效處理,760℃,16小時,空冷。以獲得所要求的組織狀態和良好的綜合性能。 [5] 


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