標(biāo)題：鎳基高溫合金：Inconel 718的特性

　　Inconel 718 - 鎳基高溫合金的特點(diǎn)是什么？ - 定義

　　Inconel 718 鎳基高溫合金具有高強(qiáng)度和耐高溫性。它還具有明顯的耐腐蝕性和抗氧化性。

　　高溫合金 - 鉻鎳鐵合金 - 渦輪葉片高溫合金或高性能合金是具有優(yōu)異強(qiáng)度和高溫表面穩(wěn)定性的有色合金。它們可以在高熔點(diǎn)下安全運(yùn)行(高達(dá)) 85% 的熔點(diǎn) (T m )，以開爾文度數(shù)表示0.85)是它們的關(guān)鍵特征。高溫合金通常高于 540 °C (1000 °F) 由于普通鋼和鈦合金在這些溫度下失去了強(qiáng)度，在這種溫度下，鋼也經(jīng)常被腐蝕。在高溫下，高溫合金保持機(jī)械強(qiáng)度、熱蠕變變形、表面穩(wěn)定性、耐腐蝕一些鎳基高溫合金可以承受超過 1200°C 溫度取決于合金的成分。雖然晶界可以提供強(qiáng)度，但高溫合金通常以單晶形式鑄造，但它們可以降低抗蠕變性。

　　鎳基高溫合金

　　目前，鎳基高溫合金占先進(jìn)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的重量 50% 以上。鎳基高溫合金包括固溶強(qiáng)化合金和及時(shí)硬化合金。奧氏體是時(shí)效硬化合金 (fcc) 基體組成分散在基體中 Ni 3的相干沉淀(Al,Ti) 金屬間化合物 fcc 結(jié)構(gòu)。鎳基超合金是以鎳為主要合金元素的合金。鎳基超合金優(yōu)先用作葉片材料，而不是鈷或鐵基超合金。鎳基高溫合金具有高強(qiáng)度、抗蠕變性和耐腐蝕性。渦輪葉片通常以定向凝固或單晶形式鑄造。渦輪級(jí)第一排主要采用單晶葉片。

　　它們最初是為飛機(jī)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器開發(fā)的。如今，最常見的應(yīng)用是飛機(jī)渦輪部件，它必須在合理的時(shí)間內(nèi)承受嚴(yán)重的氧化環(huán)境和高溫。目前的應(yīng)用包括：

　　飛機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)

　　汽輪機(jī)發(fā)電廠

　　醫(yī)療應(yīng)用

　　航天器和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)

　　熱處理設(shè)備

　　核電廠

　　鎳是高溫合金的基本要素，高溫合金是一組用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的鎳、鐵鎳和鈷合金。這些金屬具有優(yōu)空航天結(jié)構(gòu)材料的溫度下，這些金屬具有優(yōu)異的抗熱蠕變變形能力，保持其剛度、強(qiáng)度、韌性和尺寸穩(wěn)定性。

　　鉻鎳鐵合金 718

　　一般來說，Inconel是 Special Metals 高溫合金家族奧氏體鎳鉻基注冊商標(biāo)。Inconel 718是一種高強(qiáng)度、耐高溫的鎳基高溫合金。它還表現(xiàn)出明顯的耐腐蝕性和抗氧化性。Inconel 這取決于合金。Inconel 718 由 55% 的鎳、21% 的鉻、6% 鐵由少量錳、碳和銅組成。

　　航空航天等高科技產(chǎn)業(yè)常用高溫合金。該高溫合金結(jié)合耐腐蝕性和極高溫材料強(qiáng)度，在核工業(yè)中表現(xiàn)良好。一些核電站使用鎳基高溫合金作為反應(yīng)堆芯、控制棒和類似部件。在核工業(yè)中，特別是低鈷高溫合金(因?yàn)殁捒赡鼙患せ? 59）。核燃料部件的一些結(jié)構(gòu)部件，如頂部和底部噴嘴，可由鉻鎳鐵合金等超合金制成。間隔網(wǎng)格通常由低吸收熱中子截面的耐腐蝕材料制成，通常是鋯合金(~ 0.18 × 10 –24厘米2)。第一個(gè)和最后一個(gè)間隔網(wǎng)格也可以由低鈷鉻鎳鐵合金制成，非常適合在極端壓力和熱環(huán)境

　　熱蠕變

　　蠕變，又稱冷流，是在恒定載荷或應(yīng)力下隨時(shí)間增加的永久變形。在長期加熱的材料中，由于長期暴露在較大的外部機(jī)械應(yīng)力下而引起的屈服極限更為嚴(yán)重。變形率是材料特性、暴露時(shí)間、暴露溫度和施加結(jié)構(gòu)載荷的函數(shù)。如果我們在高溫下使用材料，蠕變是一個(gè)非常重要的現(xiàn)象。蠕變在電力行業(yè)非常重要，在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中最重要。破裂時(shí)間是許多相對較短的蠕變(如軍用飛機(jī)中的渦輪葉片)的主要設(shè)計(jì)考慮因素。當(dāng)然，蠕變試驗(yàn)必須進(jìn)行到故障點(diǎn)才能確定；這些被稱為蠕變斷裂試驗(yàn)。

　　材料的抗蠕變性受擴(kuò)散率、沉淀物和晶粒尺寸的影響。一般來說，防止金屬蠕變的一般方法有三種。一種方法是使用熔點(diǎn)較高的金屬，第二種方法是使用顆粒尺寸較大的材料，第三種方法是使用合金化。身心立方體 (BCC) 金屬在高溫下抗蠕變性差。因此，基于 Co、Ni 和 Fe 超合金(通常是面心立方奧氏體合金)可設(shè)計(jì)成高抗蠕變性，因此已成為高溫環(huán)境中的理想材料。

　　應(yīng)力腐蝕開裂

　　應(yīng)力腐蝕開裂是核工業(yè)中最嚴(yán)重的冶金問題之一(SCC)。應(yīng)力腐蝕開裂是拉應(yīng)力與腐蝕環(huán)境共同作用的結(jié)果，兩者都是必要的。SCC晶間腐蝕發(fā)生在拉應(yīng)力的作用下。低合金鋼不易受高合金鋼的影響，但在含氯離子的水中容易發(fā)生 SCC。但鎳基合金不受氯離子或氫氧根離子的影響。鉻鎳鐵合金是耐應(yīng)力腐蝕開裂的鎳基合金的一個(gè)例子。

　　高溫合金的特點(diǎn) – Inconel 718

　　材料屬性是密集屬性，這意味著它們與質(zhì)量無關(guān)，可能隨時(shí)因地而異。材料科學(xué)的基礎(chǔ)涉及研究材料的結(jié)構(gòu)，并將其與其特性（機(jī)械、電氣等）聯(lián)系起來。一旦材料科學(xué)家了解了這種結(jié)構(gòu)性能的相關(guān)性，他們就可以繼續(xù)研究材料在給定應(yīng)用中的相對性能?；瘜W(xué)元素的組成和最終形式的加工是材料結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)的主要決定因素。

　　高溫合金的機(jī)械性能 – Inconel 718

　　由于其理想的機(jī)械特性組合，材料通常用于各種應(yīng)用。工程師必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)用中的材料特性。

　　高溫合金的強(qiáng)度 – Inconel 718

　　在材料力學(xué)中，材料的強(qiáng)度是承受外部載荷而不失效或塑性變形的能力。材料的強(qiáng)度基本上考慮了外部載荷與材料尺寸變形或變化的關(guān)系。材料的強(qiáng)度是承受施加載荷而不失效或塑性變形的能力。

　　極限抗拉強(qiáng)度

　　高溫合金極限抗拉強(qiáng)度——Inconel 718 這取決于熱處理過程，但大約是 1200 MPa。

　　極限抗拉強(qiáng)度是工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的最大值。這對應(yīng)于張力結(jié)構(gòu)支撐的最大應(yīng)力。極限抗拉強(qiáng)度通常稱為抗拉強(qiáng)度，甚至稱為極限。施加并保持這種應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致斷裂。通常，該值明顯高于屈服應(yīng)力（高于某些類型的金屬） 50% 到 60%)。當(dāng)韌性材料達(dá)到極限強(qiáng)度時(shí)，會(huì)在橫截面積局部減小的地方收縮。應(yīng)力-應(yīng)變曲線不包括高于極限強(qiáng)度的應(yīng)力。在達(dá)到極限強(qiáng)度后，應(yīng)力通常會(huì)減小，即使變形可以繼續(xù)增加。因此，它的價(jià)值不取決于樣品的大小。然而，它取決于其他因素，如制備標(biāo)本來測試環(huán)境和材料的溫度。鋁的極限抗拉強(qiáng)度 50 MPa 高達(dá)超高強(qiáng)度鋼 3000 MPa 不等。

　　屈服強(qiáng)度

　　高溫合金的屈服強(qiáng)度——Inconel 718 這取決于熱處理過程，但大約是 1030 MPa。

　　屈服點(diǎn)是指應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的彈性行為極限和塑性行為的開始點(diǎn)。屈服強(qiáng)度或屈服應(yīng)力是定義為材料開始塑性變形的材料特性，屈服點(diǎn)是非線性（彈性） 塑性)變形的起點(diǎn)。材料在去除應(yīng)力時(shí)會(huì)彈性變形并恢復(fù)其原始形狀。一旦超過屈服點(diǎn)，部分變形將是永久和不可逆轉(zhuǎn)的。一些鋼和其他材料表現(xiàn)出一種叫做屈服點(diǎn)的行為。低強(qiáng)度鋁屈服強(qiáng)度 35 MPa 超高強(qiáng)度鋼大于 1400 MPa 不等。

　　楊氏彈性模量

　　楊氏彈性模量高溫合金 - Inconel 718 為 200 GPa。

　　楊氏彈性模量通常通過拉伸試驗(yàn)來評(píng)估單軸變形的線性彈性狀態(tài)。當(dāng)達(dá)到極限應(yīng)力時(shí)，物體將能夠在移除負(fù)載時(shí)恢復(fù)其尺寸。應(yīng)力導(dǎo)致晶體中的原子從其平衡位置移動(dòng)。所有原子的位移相同，但仍保持相對幾何形狀。當(dāng)應(yīng)力消除時(shí)，所有原子都回到原來的位置，不會(huì)永久變形。根據(jù)胡克定律，應(yīng)力與應(yīng)變成正比（在彈性區(qū)域），斜率為楊模量. 除應(yīng)變外，楊氏模量等于縱向應(yīng)力。

　　高溫合金的硬度 – Inconel 718

　　布氏硬度高溫合金 – Inconel 718 這取決于熱處理過程，但大約是 330 MPa。

　　在材料科學(xué)中，硬度是承受表面壓痕(局部塑性變形)和劃痕的能力。硬度可能是定義最不明確的材料特性，因?yàn)樗赡鼙硎究箘潅?、耐磨、耐壓痕跡，甚至抗成型或局部塑性變形。硬度很重要，因?yàn)槟Σ粱蛘羝?、油和水的耐磨性通常?huì)隨著硬度的增加而增加。

　　布氏硬度試驗(yàn)是用于硬度試驗(yàn)的壓痕硬度試驗(yàn)之一。在布氏測試中，在特定載荷下，將硬球壓頭壓入待測金屬表面。典型的測試直徑為 10 毫米（0.39 英寸）的 硬化鋼球作為壓頭，力為 3,000 千克力（29.42 千牛；6,614 磅)。負(fù)載在指定時(shí)間(10 到 30 秒間)保持恒定。對于較軟的材料，使用較小的力；對于較硬的材料，用碳化鎢球代替鋼球。

　　用布氏硬度值量化材料的硬度- HB表示。布氏硬度值試標(biāo)準(zhǔn)是布氏硬度值（ASTM E10-14[2] 和 ISO 6506–1:2005）指定為 HBW（H 來自硬度，B 布氏硬度，W 鎢(鎢)碳化物來自壓頭材料。在以前的標(biāo)準(zhǔn)中，HB 或 HBS 用于測量而不是鋼壓頭。

　　布氏硬度值(HB) 是負(fù)載除以壓痕的表面積。印模直徑用疊加刻度的顯微鏡測量。以下公式計(jì)算布氏硬度值：

　　常用的測試方法有很多種(如布氏、努氏、維氏和洛氏)?？捎帽砀衽c不同測試方法的硬度值有關(guān)，適用于相關(guān)性。高硬度值代表硬金屬度值代表硬金屬。

　　高溫合金的熱性能 – Inconel 718

　　材料的熱性能 指材料對其 溫度變化與熱應(yīng)用的反應(yīng)。當(dāng)固體以熱的形式吸收能量時(shí)，其溫度和尺寸就會(huì)升高。但是不同的材料對加熱有不同的反應(yīng)。

　　熱容量、熱膨脹和熱導(dǎo)率是固體實(shí)際使用的關(guān)鍵屬性。

　　高溫合金熔點(diǎn) – Inconel 718

　　高溫合金熔點(diǎn)——Inconel 718 鋼的熔點(diǎn)約為 1400°C。

　　通常， 熔化 是 從固相到液相的物質(zhì) 熔點(diǎn) 這種相變相變的溫度 還定義了固體和液體平衡的條件。

　　熱導(dǎo)率高溫合金 - Inconel 718

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

　　固體材料的傳熱特性稱為 熱導(dǎo)率k（或 λ）單位為屬性測量 W/mK。它通過測量物質(zhì) 通過材料傳遞熱量的能力。請注意， 傅立葉定律 適用于所有物質(zhì)，無論其狀態(tài)如何(固體、液體或氣體)，也適用于液體和氣體。(本文轉(zhuǎn)載)

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