Vad är nickelbaserade legeringar? Läs den här artikeln för att förstå allt!
Nickelbaserad legering avser en typ av legering som har omfattande egenskaper som hög hållfasthet och viss motståndskraft mot oxidation och korrosion vid höga temperaturer på 650 till 1000 grader.
Enligt huvudegenskaperna är de uppdelade i nickelbaserade värmebeständiga legeringar, nickelbaserade korrosionsbeständiga legeringar, nickelbaserade slitstarka legeringar, nickelbaserade precisionslegeringar och nickelbaserade formminneslegeringar.
Högtemperaturlegeringar delas in i järnbaserade högtemperaturlegeringar, nickelbaserade högtemperaturlegeringar och koboltbaserade högtemperaturlegeringar efter olika substrat. Bland dem kallas nickelbaserade högtemperaturlegeringar som nickelbaserade legeringar.
Representativa material av nickelbaserade legeringar inkluderar:
1. Incoloy legering, såsom Incoloy800, huvudkomponenten är; 32Ni-21Cr-Ti, Al; det är en värmebeständig legering;
2. Inconel-legering, såsom Inconel600, huvudkomponenten är; 73Ni-15Cr-Ti, Al; det är en värmebeständig legering;
3. Hastelloy-legering, såsom Hastelloy C-276, huvudkomponenten är; 56Ni-16Cr-16Mo-4W; det är en korrosionsbeständig legering;
4. Monel-legering, det vill säga Monel-legering, såsom Monel 400, huvudkomponenten är; 65Ni-34Cu; det är en korrosionsbeständig legering;
Huvudlegeringselement
De viktigaste legeringselementen är krom, volfram, molybden, kobolt, aluminium, titan, bor, zirkonium, etc. Bland dem spelar Cr, Ai, etc. huvudsakligen rollen som antioxidant, och andra element har fast lösningsförstärkning, utfällningsförstärkning och korngränsförstärkning.
Den har hög hållfasthet och viss motståndskraft mot oxidation och korrosion vid höga temperaturer på 650 till 1000 grader. På grund av sin tillräckligt höga temperaturhållfasthet och motståndskraft mot oxidation och korrosion, används den ofta vid tillverkning av flygplansmotorblad, raketmotorer, kärnreaktorer och energiomvandlingsutrustning. Högtemperaturdelar.
Utvecklingshistoria
Nickelbaserade högtemperaturlegeringar (nedan kallade nickelbaserade legeringar) utvecklades i slutet av 1930-talet. Förenade kungariket producerade först den nickelbaserade legeringen Nimonic 75 (Ni-20Cr-0.4Ti) 1941; för att förbättra kryphållfastheten tillsattes aluminium för att utveckla Nimonic 80 (Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al). USA i mitten{16}}, Sovjetunionen i slutet av 1940-talet och Kina i mitten av-1950talet utvecklade också nickelbaserade legeringar. Utvecklingen av nickelbaserade legeringar innefattar två aspekter: förbättring av legeringssammansättningen och innovation av produktionsprocesser. I början av 1950-talet skapade utvecklingen av vakuumsmältningsteknik förutsättningar för att förädla nickelbaserade legeringar innehållande hög aluminium och titan. De flesta av de tidiga nickelbaserade legeringarna var deformerade legeringar. I slutet av 1950-talet, på grund av ökningen av driftstemperaturen för turbinbladen, krävdes legeringen att ha högre högtemperaturhållfasthet. Men när legeringens hållfasthet var hög skulle den vara svår eller till och med omöjlig att deformera. Därför användes investeringsgjutteknik för att utveckla en serie legeringar med bra prestanda. Högtemperaturhållfast gjutlegering. I mitten av-1960-talet utvecklades riktad kristallisation och enkristall-superlegeringar och pulvermetallurgiska superlegeringar med bättre egenskaper. För att möta behoven hos fartyg och industriella gasturbiner har sedan 1960-talet utvecklats ett antal nickelbaserade legeringar med hög kromhalt med god korrosionsbeständighet och stabil struktur. På cirka 40 år från början av 1940-talet till slutet av 1970-talet ökade driftstemperaturen för nickelbaserade legeringar från 700 grader till 1100 grader, med en genomsnittlig ökning på cirka 10 grader per år.
Ingredienser och egenskaper
Nickelbaserade superlegeringar är de mest använda. De främsta anledningarna är att för det första kan nickelbaserade legeringar lösa upp fler legeringselement och bibehålla bättre strukturell stabilitet; för det andra kan de bilda koherenta och ordnade intermetalliska föreningar av A3B-typ [Ni3(Al, Ti)] Som en förstärkningsfas kan legeringen effektivt förstärkas och erhålla högre högtemperaturhållfasthet än järnbaserade superlegeringar och koboltbaserade superlegeringar; för det tredje har nickelbaserade legeringar som innehåller krom bättre oxidations- och motståndsegenskaper än järnbaserade superlegeringar. Gaskorrosionsförmåga. Nickelbaserade legeringar innehåller mer än tio grundämnen, bland vilka Cr spelar huvudsakligen en antioxidations- och korrosionsskyddande roll och andra grundämnen främst spelar en förstärkande roll. Enligt deras förstärkningssätt kan de delas in i: fast lösningsförstärkande element, såsom volfram, molybden, kobolt, krom och vanadin; fällningsförstärkande element, såsom aluminium, titan, niob och tantal; korngränsförstärkande element, såsom bor, zirkonium, magnesium och sällsynta jordartsmetaller, etc.
Nickelbaserade högtemperaturlegeringar inkluderar solida lösningsförstärkta legeringar och nederbördsförstärkta legeringar enligt deras förstärkningsmetoder.
Produktionsprocess
När det gäller smältning: för att erhålla renare smält stål, minska gashalten och innehållet av skadliga element; samtidigt, på grund av närvaron av lätt oxiderade element såsom Al, Ti, etc. i vissa legeringar, är icke-vakuumsmältning svår att kontrollera; och för att erhålla bättre termoplasticitet smälts nickelbaserade värmebeständiga legeringar vanligtvis av vakuuminduktionsugnar, eller till och med framställda genom vakuuminduktionssmältning plus vakuumförbrukbara ugnar eller metoder för omsmältning av elektroslaggugnar.
När det gäller deformation: smides- och valsningsprocesser antas. För legeringar med dålig termoplasticitet används jämn extrudering och sedan valsning eller direktextruderingsprocesser med mantel av mjukt stål (eller rostfritt stål). Syftet med deformation är att bryta gjutstrukturen och optimera mikrostrukturen.
Gjutning: En vakuuminduktionsugn används vanligtvis för att smälta huvudlegeringen för att säkerställa sammansättning och kontrollera gas- och föroreningsinnehåll, och delar tillverkas med vakuumomsmältningsprecisionsgjutning.
Värmebehandling: Deformerade legeringar och vissa gjutna legeringar kräver värmebehandling, inklusive lösningsbehandling, mellanbehandling och åldringsbehandling. Med Udmet 500-legering som ett exempel är dess värmebehandlingssystem uppdelat i fyra steg: lösningsbehandling, 1175 grader, 2 timmar, luftkylning; mellanbehandling, 1080 grader, 4 timmar, luftkylning; primär åldringsbehandling, 843 grader, 24 timmar, luftkylning; sekundär åldringsbehandling, 760 grader, 16 timmar, luftkylning. För att erhålla erforderlig organisatorisk status och god övergripande prestation.
