Що таке сплави на основі нікелю? Прочитайте цю статтю, щоб зрозуміти все!
Сплав на основі нікелю відноситься до типу сплаву, який має комплексні властивості, такі як висока міцність і певна стійкість до окислення та корозії при високих температурах від 650 до 1000 градусів.
За основними властивостями їх поділяють на жаростійкі сплави на основі нікелю, корозійностійкі сплави на основі нікелю, зносостійкі сплави на основі нікелю, прецизійні сплави на основі нікелю та сплави з пам'яттю форми на основі нікелю.
Високотемпературні сплави поділяються на високотемпературні сплави на основі заліза, високотемпературні сплави на основі нікелю та високотемпературні сплави на основі кобальту відповідно до різних підкладок. Серед них високотемпературні сплави на основі нікелю називають сплавами на основі нікелю.
Типові матеріали сплавів на основі нікелю включають:
1. Сплав Incoloy, такий як Incoloy800, основним компонентом є; 32Ni-21Cr-Ti, Al; це жароміцний сплав;
2. Сплав інконель, такий як інконель600, основним компонентом є; 73Ni-15Cr-Ti, Al; це жароміцний сплав;
3. Сплав Hastelloy, такий як Hastelloy C -276, основним компонентом є; 56Ni-16Cr-16Mo-4W; це корозійностійкий сплав;
4. Сплав Монель, тобто сплав Монель, такий як Монель 400, основним компонентом є; 65Ni-34Cu; це корозійностійкий сплав;
Основні легуючі елементи
Основними легуючими елементами є хром, вольфрам, молібден, кобальт, алюміній, титан, бор, цирконій тощо. Серед них Cr, Ai тощо в основному відіграють роль антиоксиданту, а інші елементи мають зміцнення твердого розчину, зміцнення опадів та зміцнення меж зерен.
Він має високу міцність і певну стійкість до окислення та корозії при високих температурах від 650 до 1000 градусів. Завдяки досить високій міцності при високих температурах і стійкості до окислення і корозії його часто використовують у виробництві лопатей авіаційних двигунів, ракетних двигунів, ядерних реакторів і обладнання для перетворення енергії. Високотемпературні частини.
Історія розвитку
Наприкінці 1930-х років були розроблені жароміцні сплави на основі нікелю (далі — сплави на основі нікелю). Великобританія вперше виготовила сплав на основі нікелю Nimonic 75 (Ni-20Cr-0.4Ti) у 1941 році; щоб покращити міцність на повзучість, для розробки Nimonic 80 (Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al) додали алюміній. Сполучені Штати в середині-1940, Радянський Союз наприкінці 1940-х років і Китай у середині-1950 також розробили сплави на основі нікелю. Розробка сплавів на основі нікелю включає два аспекти: удосконалення складу сплаву та інноваційні процеси виробництва. На початку 1950-х років розвиток технології вакуумної плавки створив умови для рафінування сплавів на основі нікелю з високим вмістом алюмінію та титану. Більшість перших сплавів на основі нікелю були деформованими сплавами. Наприкінці 1950-х років у зв'язку з підвищенням робочої температури турбінних лопаток від сплаву вимагалася більш висока жароміцність. Однак, коли міцність сплаву була високою, його було б важко або навіть неможливо деформувати. Тому технологія лиття по виплавленим моделям була використана для розробки серії сплавів з хорошими характеристиками. Високотемпературний ливарний сплав. У середині-1960 минулого століття були розроблені суперсплави спрямованої кристалізації та монокристалічні суперсплави, а також суперсплави порошкової металургії з кращими властивостями. Щоб задовольнити потреби суден і промислових газових турбін, з 1960-х років було розроблено низку високохромистих сплавів на основі нікелю з хорошою стійкістю до гарячої корозії та стабільною структурою. Приблизно за 40 років з початку 1940-х до кінця 1970-х років робоча температура сплавів на основі нікелю зросла з 700 градусів до 1100 градусів із середнім збільшенням приблизно на 10 градусів на рік.
Інгредієнти та властивості
Найпоширенішими є суперсплави на основі нікелю. Основні причини полягають у тому, що, по-перше, сплави на основі нікелю можуть розчиняти більше елементів сплаву та підтримувати кращу структурну стабільність; по-друге, вони можуть утворювати когерентні та впорядковані інтерметалічні сполуки типу A3B [Ni3(Al, Ti)] Як фаза зміцнення сплав може бути ефективно зміцнений і отримати вищу високотемпературну міцність, ніж суперсплави на основі заліза та суперсплави на основі кобальту; по-третє, сплави на основі нікелю, що містять хром, мають кращі властивості проти окислення та стійкості, ніж суперсплави на основі заліза. Газова корозійна здатність. Сплави на основі нікелю містять більше десяти елементів, серед яких Cr в основному відіграє антиокислювальну та антикорозійну роль, а інші елементи в основному відіграють зміцнювальну роль. За способом зміцнення їх можна розділити на: зміцнюючі елементи твердого розчину, такі як вольфрам, молібден, кобальт, хром і ванадій; елементи зміцнення опадів, такі як алюміній, титан, ніобій і тантал; елементи зміцнення меж зерен, такі як бор, цирконій, магній та рідкоземельні елементи тощо.
До жароміцних сплавів на основі нікелю відносять сплави, зміцнені твердим розчином, і сплави, зміцнені дисперсійним способом, відповідно до методів їх зміцнення.
Процес виробництва
З точки зору виплавки: для отримання більш чистої розплавленої сталі, зниження вмісту газів і шкідливих елементів; в той же час через наявність у деяких сплавах елементів, що легко окислюються, таких як Al, Ti та ін., безвакуумну плавку важко контролювати; і для того, щоб отримати кращу термопластичність, жароміцні сплави на основі нікелю зазвичай виплавляють у вакуумних індукційних печах або навіть виробляють шляхом вакуумної індукційної плавки з використанням вакуумних витратних печей або методів переплавлення в електрошлаковій печі.
З точки зору деформації: прийняті процеси кування та прокатки. Для сплавів із поганою термопластичністю використовуються процеси рівномірної екструзії, а потім прокатки або прямої екструзії з оболонкою з м’якої сталі (або нержавіючої сталі). Метою деформації є порушення структури виливка та оптимізація мікроструктури.
Лиття: вакуумна індукційна піч зазвичай використовується для плавлення основного сплаву, щоб забезпечити склад і контроль вмісту газу та домішок, а деталі виготовляються за допомогою точного лиття під вакуумним переплавом.
Термічна обробка: деформовані сплави та деякі литі сплави потребують термічної обробки, включаючи обробку розчином, проміжну обробку та обробку старінням. Взявши як приклад сплав Udmet 500, його система термічної обробки розділена на чотири етапи: обробка розчином, 1175 градусів, 2 години, повітряне охолодження; проміжна обробка, 1080 градусів, 4 години, повітряне охолодження; первинна обробка старіння, 843 градуси, 24 години, повітряне охолодження; вторинна обробка старіння, 760 градусів, 16 годин, повітряне охолодження. Щоб отримати необхідний організаційний статус і хорошу загальну продуктивність.
