英科耐爾Inconel 718合金 您了解多少？

鉻鎳鐵合金 718

一般來說，Inconel是 Special Metals 的一個(ge) 奧氏體(ti) 鎳鉻基高溫合金係列的注冊(ce) 商標。Inconel 718是一種鎳基高溫合金，具有高強度特性和耐高溫性。它還表現出的防腐蝕和抗氧化保護。Inconel 的高溫強度是通過固溶強化或沉澱硬化產(chan) 生的，具體(ti) 取決(jue) 於(yu) 合金。Inconel 718 由 55% 的鎳、21% 的鉻、6% 的鐵和少量的錳、碳和銅組成。

高溫合金的常見用途是航空航天和其他一些高科技行業(ye) 。這種高溫合金在高溫下兼具耐腐蝕性和材料強度，在核工業(ye) 中表現良好。一些核電站將鎳基高溫合金用於(yu) 反應堆堆芯、控製棒和類似部件。在核工業(ye) 中，尤其使用低鈷高溫合金（由於(yu) 可能會(hui) 激活鈷 59）。核燃料組件的一些結構部件，如頂部和底部噴嘴，可能由高溫合金如 Inconel 製成。間隔柵通常由具有低熱中子吸收截麵的耐腐蝕材料製成，通常是鋯合金（~ 0.18 × 10 –24厘米2）。第一個(ge) 和最後一個(ge) 間隔網格也可以由低鈷鉻鎳鐵合金製成，這是一種非常適合在承受壓力和熱量的環境中使用的高溫合金。

熱蠕變

蠕變，也稱為(wei) 冷流，是在恒定載荷或應力下隨時間增加的變形。它是由於(yu) 長時間暴露於(yu) 較大的外部機械應力而導致屈服極限，並且在長時間受熱的材料中更為(wei) 嚴(yan) 重。變形率是材料特性、暴露時間、暴露溫度和施加的結構載荷的函數。如果我們(men) 在高溫下使用材料，蠕變是一個(ge) 非常重要的現象。蠕變在電力工業(ye) 中非常重要，在噴氣發動機的設計中是最重要的。對於(yu) 許多壽命相對較短的蠕變情況（例如渦輪葉片在飛機中），破裂時間是主要的設計考慮因素。當然，對於(yu) 它的確定，必須進行蠕變試驗直至失效點；這些被稱為(wei) 蠕變斷裂試驗。

材料的抗蠕變性受許多因素的影響，例如擴散率、沉澱物和晶粒尺寸。一般來說，有三種一般方法可以防止金屬蠕變。一種方法是使用更高熔點的金屬，第二種方法是使用更大晶粒尺寸的材料，第三種方法是使用合金化。體(ti) 心立方 (BCC) 金屬在高溫下的抗蠕變性較差。因此，基於(yu) Co、Ni 和 Fe 的高溫合金（通常是麵心立方奧氏體(ti) 合金）能夠被設計為(wei) 具有高抗蠕變性，因此已成為(wei) 高溫環境中的理想材料。

應力腐蝕開裂

應力腐蝕開裂(SCC)是最嚴(yan) 重的冶金問題之一，也是核工業(ye) 主要關(guan) 注的問題之一。應力腐蝕開裂是外加拉應力和腐蝕環境共同作用的結果，這兩(liang) 種影響都是必要的。SCC 是一種在拉應力作用下發生在晶界的晶間侵蝕腐蝕。低合金鋼不如高合金鋼敏感，但它們(men) 在含有氯離子的水中容易發生 SCC。然而，鎳基合金不受氯離子或氫氧根離子的影響。耐應力腐蝕開裂的鎳基合金的一個(ge) 例子是 Inconel。

高溫合金的特性 – Inconel 718

材料屬性是密集屬性，這意味著它們(men) 與(yu) 質量無關(guan) ，並且可能隨時隨係統內(nei) 的不同位置而變化。材料科學的基礎包括研究材料的結構，並將它們(men) 與(yu) 它們(men) 的特性（機械、電氣等）聯係起來。一旦材料科學家了解了這種結構-性能相關(guan) 性，他們(men) 就可以繼續研究材料在給定應用中的相對性能。材料結構及其特性的主要決(jue) 定因素是其組成化學元素以及將其加工成最終形式的方式。

高溫合金的機械性能 – Inconel 718

材料經常被選擇用於(yu) 各種應用，因為(wei) 它們(men) 具有理想的機械特性組合。對於(yu) 結構應用，材料特性至關(guan) 重要，工程師必須將它們(men) 考慮在內(nei) 。

高溫合金的強度 – Inconel 718

在材料力學中，材料的強度是指其在不發生故障或塑性變形的情況下承受外加載荷的能力。材料的強度基本上考慮了施加到材料上的外部載荷與(yu) 由此產(chan) 生的變形或材料尺寸變化之間的關(guan) 係。材料的強度是它在不發生故障或塑性變形的情況下承受這種施加的載荷的能力。

極限抗拉強度

高溫合金——Inconel 718 的極限抗拉強度取決(jue) 於(yu) 熱處理工藝，但約為(wei) 1200 MPa。

的極限拉伸強度是工程上的最大應力-應變曲線。這對應於(yu) 最大應力可以通過張力結構來維持。極限抗拉強度通常簡稱為(wei) “抗拉強度”，甚至簡稱為(wei) “極限”。如果施加並保持這種應力，就會(hui) 導致斷裂。通常，該值明顯高於(yu) 屈服應力（比某些類型的金屬高出 50% 到 60%）。當延展性材料達到其極限強度時，它會(hui) 在橫截麵積局部減小的情況下發生頸縮。應力-應變曲線不包含高於(yu) 極限強度的應力。盡管變形可以繼續增加，但在達到極限強度後應力通常會(hui) 降低。它是一種密集型財產(chan) ；因此其值不取決(jue) 於(yu) 試樣的尺寸。但是，它取決(jue) 於(yu) 其他因素，例如樣品的製備、測試環境和材料的溫度。極限抗拉強度從(cong) 鋁的 50 MPa 到超高強度鋼的 3000 MPa 不等。

屈服強度

高溫合金——Inconel 718 的屈服強度取決(jue) 於(yu) 熱處理工藝，但約為(wei) 1030 MPa。

所述屈服點是在點應力-應變曲線，其指示的彈性行為(wei) 的限製和開始塑性行為(wei) 。屈服強度或屈服應力是定義(yi) 為(wei) 材料開始塑性變形時的應力的材料特性，而屈服點是非線性（彈性 + 塑性）變形開始的點。在屈服點之前，材料將發生彈性變形，並在施加的應力消除後恢複其原始形狀。一旦超過屈服點，部分變形將是性的且不可逆的。一些鋼和其他材料表現出一種稱為(wei) 屈服點現象的行為(wei) 。屈服強度從(cong) 低強度鋁的 35 MPa 到高強度鋼的 1400 MPa 以上不等。

楊氏彈性模量

高溫合金的楊氏彈性模量 – Inconel 718 為(wei) 200 GPa。的楊氏彈性模量是用於(yu) 在單軸變形的線性彈性體(ti) 製的拉伸和壓縮應力的彈性模量，通常是由拉伸試驗評估。在達到極限應力的情況下，物體(ti) 將能夠在移除負載時恢複其尺寸。施加的應力導致晶體(ti) 中的原子從(cong) 它們(men) 的平衡位置移動。所有原子的位移量相同，但仍保持其相對幾何形狀。當應力消除後，所有原子都回到原來的位置，不會(hui) 發生變形。根據虎克定律，應力與(yu) 應變成正比（在彈性區），斜率就是楊氏模量. 楊氏模量等於(yu) 縱向應力除以應變。

高溫合金的硬度 – Inconel 718

高溫合金-Inconel 718 的布氏硬度取決(jue) 於(yu) 熱處理工藝，但約為(wei) 330 MPa。

在材料科學中，硬度是承受表麵壓痕（局部塑性變形）和劃傷(shang) 的能力。硬度可能是最不明確的材料屬性，因為(wei) 它可能表示抗劃傷(shang) 、抗磨損、抗壓痕甚至抗成型或局部塑性變形。從(cong) 工程的角度來看，硬度很重要，因為(wei) 對摩擦磨損或蒸汽、油和水侵蝕的耐磨性通常隨著硬度的增加而增加。

布氏硬度試驗是壓痕硬度試驗的一種，專(zhuan) 為(wei) 硬度試驗而開發。在布氏試驗中，硬質球形壓頭在特定載荷下被壓入待測金屬表麵。典型測試使用 10 毫米（0.39 英寸）直徑的 硬化鋼球作為(wei) 壓頭，力為(wei) 3,000 kgf（29.42 kN；6,614 lbf）。負載在的時間（10 到 30 秒）內(nei) 保持恒定。對於(yu) 較軟的材料，使用較小的力；對於(yu) 較硬的材料，用碳化鎢球代替鋼球。

該測試提供了量化材料硬度的數值結果，該硬度由布氏硬度數- HB 表示。布氏硬度數由的測試標準（ASTM E10-14[2] 和 ISO 6506–1:2005）為(wei) HBW（H 來自硬度，B 來自布氏硬度，W 來自壓頭材料鎢（鎢）碳化物）。在以前的標準中，HB 或 HBS 用於(yu) 指代用鋼壓頭進行的測量。

的布氏硬度數（HB）是負載由壓痕的表麵麵積除以。印模的直徑是用帶有疊加刻度的顯微鏡測量的。布氏硬度數由下式計算：

有多種常用的測試方法（例如 Brinell、Knoop、Vickers和Rockwell）。有可用的表格將來自不同測試方法的硬度數字相關(guan) 聯，其中相關(guan) 性適用。在所有尺度中，高硬度值代表硬質金屬。

高溫合金的熱性能 – Inconel 718

材料的熱性能是指材料對其 溫度變化和熱量應用的反應。當固體(ti) 以熱的形式吸收能量時，它的溫度會(hui) 升高並且尺寸會(hui) 增加。但是不同的材料對加熱的反應不同。

熱容量、熱膨脹和熱導率是固體(ti) 實際應用中通常至關(guan) 重要的特性。

高溫合金的熔點 – Inconel 718

高溫合金 - Inconel 718 鋼的熔點約為(wei) 1400°C。

一般情況下， 熔化 是一個(ge) 相變 的物質從(cong) 固體(ti) 到液體(ti) 相。 物質的 熔點是發生這種相變時的溫度。的 熔點 也限定一種狀況，其中在平衡的固體(ti) 和液體(ti) 可以存在。

高溫合金的導熱係數 – Inconel 718

高溫合金 - Inconel 718 的熱導率為(wei) 6.5 W/(mK)。

固體(ti) 材料的傳(chuan) 熱特性通過稱為(wei) 熱導率k（或 λ）的屬性來衡量 ，單位為(wei) W/mK。它是物質通過傳(chuan) 導傳(chuan) 遞熱量的能力的量度 。請注意， 傅立葉定律 適用於(yu) 所有物質，無論其狀態如何（固體(ti) 、液體(ti) 或氣體(ti) ），因此，它也適用於(yu) 液體(ti) 和氣體(ti) 。

大多數液體(ti) 和固體(ti) 的 熱導率隨溫度而變化。對於(yu) 蒸汽，它還取決(jue) 於(yu) 壓力。一般來說：

大多數材料非常接近均質，因此我們(men) 通常可以寫(xie) 成 k = k (T)。類似的定義(yi) 與(yu) y 和 z 方向的熱導率 (ky, kz) 相關(guan) ，但對於(yu) 各向同性材料，熱導率與(yu) 傳(chuan) 遞方向無關(guan) ，kx = ky = kz = k。