Hvad er nikkel-baserede legeringer? Læs denne artikel for at forstå det hele!
Nikkelbaseret legering refererer til en type legering, der har omfattende egenskaber såsom høj styrke og vis modstandsdygtighed over for oxidation og korrosion ved høje temperaturer på 650 til 1000 grader.
Ifølge hovedegenskaberne er de opdelt i nikkelbaserede varmebestandige legeringer, nikkelbaserede korrosionsbestandige legeringer, nikkelbaserede slidbestandige legeringer, nikkelbaserede præcisionslegeringer og nikkelbaserede formhukommelseslegeringer.
Højtemperaturlegeringer er opdelt i jernbaserede højtemperaturlegeringer, nikkelbaserede højtemperaturlegeringer og koboltbaserede højtemperaturlegeringer efter forskellige substrater. Blandt dem omtales nikkelbaserede højtemperaturlegeringer som nikkelbaserede legeringer.
Repræsentative materialer af nikkel-baserede legeringer omfatter:
1. Incoloy legering, såsom Incoloy800, hovedkomponenten er; 32Ni-21Cr-Ti, Al; det er en varmebestandig legering;
2. Inconel legering, såsom Inconel600, hovedkomponenten er; 73Ni-15Cr-Ti, Al; det er en varmebestandig legering;
3. Hastelloy-legering, såsom Hastelloy C-276, hovedkomponenten er; 56Ni-16Cr-16Mo-4W; det er en korrosionsbestandig legering;
4. Monel legering, det vil sige Monel legering, såsom Monel 400, hovedkomponenten er; 65Ni-34Cu; det er en korrosionsbestandig legering;
Vigtigste legeringselementer
De vigtigste legeringselementer er chrom, wolfram, molybdæn, kobolt, aluminium, titanium, bor, zirconium osv. Blandt dem spiller Cr, Ai osv. hovedsageligt rollen som antioxidant, og andre elementer har fast opløsning styrkelse, udfældningsstyrkelse og styrkelse af korngrænsen.
Det har høj styrke og en vis modstandsdygtighed over for oxidation og korrosion ved høje temperaturer på 650 til 1000 grader. På grund af dens høje nok høje temperaturstyrke og modstandsdygtighed over for oxidation og korrosion, bruges den ofte til fremstilling af flymotorblade, raketmotorer, atomreaktorer og energikonverteringsudstyr. Højtemperaturdele.
Udviklingshistorie
Nikkelbaserede højtemperaturlegeringer (herefter benævnt nikkelbaserede legeringer) blev udviklet i slutningen af 1930'erne. Det Forenede Kongerige producerede først den nikkelbaserede legering Nimonic 75 (Ni-20Cr-0.4Ti) i 1941; for at forbedre krybestyrken blev der tilføjet aluminium for at udvikle Nimonic 80 (Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al). USA i midten af-1940erne, Sovjetunionen i slutningen af 1940'erne og Kina i midten af-1950erne udviklede også nikkelbaserede legeringer. Udviklingen af nikkelbaserede legeringer omfatter to aspekter: forbedring af legeringssammensætning og innovation af produktionsprocesser. I begyndelsen af 1950'erne skabte udviklingen af vakuumsmelteteknologi betingelser for raffinering af nikkelbaserede legeringer indeholdende høj aluminium og titanium. De fleste af de tidlige nikkel-baserede legeringer var deformerede legeringer. I slutningen af 1950'erne, på grund af stigningen i driftstemperaturen af turbinevinger, blev legeringen påkrævet for at have højere højtemperaturstyrke. Men når legeringens styrke var høj, ville den være vanskelig eller endda umulig at deformere. Derfor blev investeringsstøbeteknologi brugt til at udvikle en række legeringer med god ydeevne. Højtemperaturstyrke støbelegering. I midten af-1960erne blev der udviklet retningsbestemt krystallisation og enkeltkrystal-superlegeringer og pulvermetallurgiske superlegeringer med bedre egenskaber. For at imødekomme behovene hos skibe og industrielle gasturbiner er der siden 1960'erne udviklet en række nikkel-baserede legeringer med høj krom med god varmekorrosionsbestandighed og stabil struktur. I omkring 40 år fra begyndelsen af 1940'erne til slutningen af 1970'erne steg driftstemperaturen for nikkel-baserede legeringer fra 700 grader til 1100 grader, med en gennemsnitlig stigning på omkring 10 grader om året.
Ingredienser og egenskaber
Nikkelbaserede superlegeringer er de mest udbredte. Hovedårsagerne er, at for det første kan nikkelbaserede legeringer opløse flere legeringselementer og bevare en bedre strukturel stabilitet; for det andet kan de danne sammenhængende og ordnede A3B-type intermetalliske forbindelser [Ni3(Al, Ti)] Som en forstærkningsfase kan legeringen effektivt forstærkes og opnå højere højtemperaturstyrke end jernbaserede superlegeringer og koboltbaserede superlegeringer; for det tredje har nikkel-baserede legeringer, der indeholder chrom, bedre oxidations- og modstandsegenskaber end jernbaserede superlegeringer. Gaskorrosionsevne. Nikkelbaserede legeringer indeholder mere end ti elementer, blandt hvilke Cr hovedsageligt spiller en antioxidations- og anti-korrosionsrolle, og andre elementer hovedsageligt spiller en styrkende rolle. Ifølge deres forstærkningstilstand kan de opdeles i: faste opløsningsstyrkende elementer, såsom wolfram, molybdæn, kobolt, krom og vanadium; præcipitationsstyrkende elementer, såsom aluminium, titanium, niobium og tantal; korngrænseforstærkende elementer, såsom bor, zirconium, magnesium og sjældne jordarters elementer mv.
Nikkelbaserede højtemperaturlegeringer omfatter solide opløsningsforstærkede legeringer og nedbørsforstærkede legeringer i henhold til deres forstærkningsmetoder.
Produktions proces
Med hensyn til smeltning: For at opnå renere smeltet stål skal du reducere gasindholdet og indholdet af skadelige grundstoffer; på samme tid, på grund af tilstedeværelsen af let oxiderede elementer såsom Al, Ti osv. i nogle legeringer, er ikke-vakuumsmeltning vanskelig at kontrollere; og for at opnå bedre termoplasticitet smeltes nikkelbaserede varmebestandige legeringer sædvanligvis af vakuuminduktionsovne eller endda fremstillet ved vakuuminduktionssmeltning plus vakuumforbrugelige ovne eller elektroslaggeovne omsmeltningsmetoder.
Med hensyn til deformation: smedning og valseprocesser er vedtaget. Til legeringer med dårlig termoplasticitet anvendes jævn ekstrudering og derefter valsning eller direkte ekstruderingsprocesser med beklædning af blødt stål (eller rustfrit stål). Formålet med deformation er at bryde støbestrukturen og optimere mikrostrukturen.
Støbning: En vakuuminduktionsovn bruges normalt til at smelte hovedlegeringen for at sikre sammensætning og kontrollere indholdet af gas og urenheder, og dele fremstilles ved hjælp af vakuum-omsmeltning-præcisionsstøbning.
Varmebehandling: Deformerede legeringer og nogle støbte legeringer kræver varmebehandling, herunder opløsningsbehandling, mellembehandling og ældningsbehandling. Tager man Udmet 500 legering som et eksempel, er dets varmebehandlingssystem opdelt i fire trin: opløsningsbehandling, 1175 grader, 2 timer, luftkøling; mellembehandling, 1080 grader, 4 timer, luftkøling; primær ældningsbehandling, 843 grader, 24 timer, luftkøling; sekundær ældningsbehandling, 760 grader, 16 timer, luftkøling. For at opnå den nødvendige organisatoriske status og en god overordnet præstation.
