Какво представляват сплавите на основата на никел? Прочетете тази статия, за да разберете всичко!
Сплав на базата на никел се отнася до тип сплав, която има цялостни свойства като висока якост и определена устойчивост на окисление и корозия при високи температури от 650 до 1000 градуса.
Според основните свойства те се разделят на топлоустойчиви сплави на базата на никел, устойчиви на корозия сплави на базата на никел, износоустойчиви сплави на базата на никел, прецизни сплави на базата на никел и сплави с памет на формата на основата на никел.
Високотемпературните сплави се разделят на високотемпературни сплави на основата на желязо, високотемпературни сплави на базата на никел и високотемпературни сплави на базата на кобалт според различните субстрати. Сред тях високотемпературните сплави на основата на никел се наричат сплави на основата на никел.
Представителните материали за сплави на основата на никел включват:
1. Incoloy сплав, като Incoloy800, основният компонент е; 32Ni-21Cr-Ti, Al; това е топлоустойчива сплав;
2. Inconel сплав, като Inconel600, основният компонент е; 73Ni-15Cr-Ti, Al; това е топлоустойчива сплав;
3. Hastelloy сплав, като Hastelloy C -276, основният компонент е; 56Ni-16Cr-16Mo-4W; това е устойчива на корозия сплав;
4. Monel сплав, т.е. Monel сплав, като Monel 400, основният компонент е; 65Ni-34Cu; това е устойчива на корозия сплав;
Основни легиращи елементи
Основните легиращи елементи са хром, волфрам, молибден, кобалт, алуминий, титан, бор, цирконий и др. Сред тях Cr, Ai и др. играят главно ролята на антиоксидант, а други елементи имат укрепване на твърдия разтвор, укрепване на валежите и укрепване на границата на зърното.
Има висока якост и определена устойчивост на окисление и корозия при високи температури от 650 до 1000 градуса. Поради своята достатъчно висока якост при висока температура и устойчивост на окисление и корозия, той често се използва в производството на перки на самолетни двигатели, ракетни двигатели, ядрени реактори и оборудване за преобразуване на енергия. Високотемпературни части.
История на развитието
Високотемпературните сплави на базата на никел (наричани по-нататък сплави на базата на никел) са разработени в края на 30-те години на миналия век. Обединеното кралство за първи път произвежда базираната на никел сплав Nimonic 75 (Ni-20Cr-0.4Ti) през 1941 г.; за да се подобри якостта на пълзене, беше добавен алуминий за разработване на Nimonic 80 (Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al). Съединените щати в средата-1940, Съветският съюз в края на 1940-те години и Китай в средата-1950 също разработиха сплави на основата на никел. Разработването на сплави на основата на никел включва два аспекта: подобряване на състава на сплавта и иновация на производствените процеси. В началото на 50-те години развитието на технологията за вакуумно топене създаде условия за рафиниране на сплави на основата на никел, съдържащи високо съдържание на алуминий и титан. Повечето от ранните сплави на основата на никел са били деформирани сплави. В края на 50-те години на миналия век, поради повишаването на работната температура на турбинните лопатки, се изисква сплавта да има по-висока якост при висока температура. Въпреки това, когато здравината на сплавта е висока, би било трудно или дори невъзможно да се деформира. Поради това технологията за леене по инвестиция беше използвана за разработване на серия от сплави с добри характеристики. Сплав за леене при висока температура. В средата-1960 на ХХ век бяха разработени суперсплави с насочена кристализация и монокристални суперсплави и суперсплави на праховата металургия с по-добри свойства. За да се задоволят нуждите на корабите и промишлените газови турбини, от 60-те години на миналия век са разработени редица сплави на базата на никел с високо съдържание на хром и добра устойчивост на корозия при горещо състояние и стабилна структура. За около 40 години от началото на 1940-те до края на 1970-те, работната температура на сплавите на основата на никел се увеличи от 700 градуса до 1100 градуса, със средно увеличение от около 10 градуса на година.
Съставки и свойства
Суперсплавите на базата на никел са най-широко използвани. Основните причини са, че първо, сплавите на основата на никел могат да разтворят повече елементи от сплавта и да поддържат по-добра структурна стабилност; второ, те могат да образуват кохерентни и подредени интерметални съединения от тип A3B [Ni3(Al, Ti)] Като укрепваща фаза сплавта може да бъде ефективно укрепена и да получи по-висока якост при висока температура от суперсплавите на основата на желязо и суперсплавите на базата на кобалт; трето, сплавите на основата на никел, съдържащи хром, имат по-добри свойства на окисление и устойчивост от суперсплавите на основата на желязо. Газова корозионна способност. Сплавите на основата на никел съдържат повече от десет елемента, сред които Cr играе главно антиокислителна и антикорозионна роля, а други елементи играят главно укрепваща роля. Според техния начин на укрепване те могат да бъдат разделени на: твърди разтвори укрепващи елементи, като волфрам, молибден, кобалт, хром и ванадий; елементи за укрепване на утаяването, като алуминий, титан, ниобий и тантал; елементи за укрепване на границите на зърната, като бор, цирконий, магнезий и редкоземни елементи и др.
Високотемпературните сплави на базата на никел включват сплави, укрепени с твърд разтвор, и сплави, укрепени чрез утаяване, според техните методи на укрепване.
Производствен процес
По отношение на топенето: за да се получи по-чиста стопена стомана, намалете съдържанието на газ и съдържанието на вредни елементи; в същото време, поради наличието на лесно окисляеми елементи като Al, Ti и др. в някои сплави, невакуумното топене е трудно да се контролира; и за да се получи по-добра термопластичност, топлоустойчивите сплави на базата на никел обикновено се топят от вакуумни индукционни пещи или дори се произвеждат чрез вакуумно индукционно топене плюс вакуумни консумативни пещи или методи за претопяване в електрошлакови пещи.
По отношение на деформацията: възприети са процеси на коване и валцуване. За сплави с ниска термопластичност се използват процеси на равномерно екструдиране и след това валцуване или директно екструдиране с обвивка от мека стомана (или неръждаема стомана). Целта на деформацията е да се наруши структурата на отливката и да се оптимизира микроструктурата.
Леене: Вакуумна индукционна пещ обикновено се използва за топене на основната сплав, за да се осигури състав и контрол на съдържанието на газ и примеси, а частите се изработват с помощта на прецизно леене чрез вакуумно претопяване.
Термична обработка: Деформираните сплави и някои лети сплави изискват термична обработка, включително обработка с разтвор, междинна обработка и обработка със стареене. Като вземем за пример сплав Udmet 500, нейната система за термична обработка е разделена на четири етапа: обработка с разтвор, 1175 градуса, 2 часа, въздушно охлаждане; междинна обработка, 1080 градуса, 4 часа, въздушно охлаждане; първично стареене, 843 градуса, 24 часа, въздушно охлаждане; вторично стареене, 760 градуса, 16 часа, въздушно охлаждане. За да се получи необходимото организационно състояние и добро цялостно представяне.
