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鎳基高溫合金的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用
鎳基高溫合金是高溫合金中應(yīng)用最廣泛、高溫強(qiáng)度最高的合金。主要原因是鎳基合金能溶解更多的合金元素,保持良好的組織穩(wěn)定性;二是形成共格有序 A3B型金屬間化合物g [Ni3(Al,Ti)]作為強(qiáng)化相,有效強(qiáng)化合金獲得高溫強(qiáng)度高于鐵基高溫合金和鈷基高溫合金;第三,鉻鎳基合金比鐵基高溫合金具有更好的抗氧化性和耐燃?xì)飧g性。鎳基合金含有十多種元素Cr主要起抗氧化和耐腐蝕作用,其他元素主要起強(qiáng)化作用。根據(jù)其強(qiáng)化方法,可分為鎢、鉬、鈷、鉻、釩等固溶強(qiáng)化元素;沉淀鋁、鈦、鈮、鉭等強(qiáng)化元素;晶界強(qiáng)化元素, 如硼、鋯、鎂和稀土元素。鎳基合金包括固溶強(qiáng)化合金和沉淀強(qiáng)化合金。
高溫合金具有高溫強(qiáng)度、抗氧化、耐腐蝕、疲勞、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金是一種單一的奧氏體組織,在各種溫度下具有良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性。以鎳為基體(含量一般大于50%) 在650~1000℃鎳基高溫合金(以下簡(jiǎn)稱鎳基合金)是金稱為鎳基高溫合金(以下簡(jiǎn)稱鎳基合金)。
鎳基高溫合金的發(fā)展包括合金成分的改進(jìn)和生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新。鎳基高溫合金于20世紀(jì)30年代末開發(fā)。1941年,英國(guó)首次生產(chǎn)鎳基高溫合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti);為了提高蠕變強(qiáng)度,增加鋁Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。20世紀(jì)40年代中期,蘇聯(lián)在20世紀(jì)40年代末開發(fā)了鎳基合金。20世紀(jì)50年代初,真空熔煉技術(shù)的發(fā)展為含有高鋁和鈦的鎳基合金的煉制創(chuàng)造了條件。早期鎳基高溫合金多為變形合金。20世紀(jì)50年代末,由于渦輪葉片工作溫度的升高,合金需要更高的高溫強(qiáng)度,但合金強(qiáng)度高,難以變形,甚至不能變形。因此,采用熔模精密鑄造工藝,開發(fā)了一系列高溫強(qiáng)度好的鑄造合金。在20世紀(jì)60年代中期開發(fā)了更好的定向晶體、單晶高溫合金和粉末冶金高溫合金。自20世紀(jì)60年代以來,一批耐熱腐蝕性好、組織穩(wěn)定的高鉻鎳基合金也得到了開發(fā),以滿足船舶和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的需要。鎳基高溫合金的工作溫度約為20世紀(jì)40年代初至70年代末40年代 700℃提高到1100℃,平均每年增加10℃左右。