Определение сплавов на основе никеля

Сплавы с содержанием Ni более 30wt% называются сплавами на основе никеля. Обычные продукты имеют содержание Ni, превышающее 50wt%. Благодаря своей превосходной механической прочности при высоких температурах и коррозионной стойкости они комбинируются со сплавами на основе железа и кобальта в качестве суперсплавов (суперсплавов).

Этот вид сплава обычно используется в условиях высоких температур выше 540 ℃, и различные сплавы выбираются в зависимости от области применения. Он в основном используется в особых коррозионно-стойких средах, высокотемпературных коррозионных средах и оборудовании, требующем высокотемпературной механической прочности.

Он часто используется в аэрокосмической, энергетической, нефтехимической промышленности или в специальной электронике / оптоэлектронике.

Происхождение и развитие

Сплав на основе никеля был разработан в конце 1930-х годов. Сплав на основе никеля Nimonic 75 (Ni-20Cr-0.4Ti) был впервые произведен в Соединенном Королевстве в 1941 году. Для увеличения сопротивления ползучести для разработки Nimonic 80 (Ni-20Cr-2,5 Ti-1,3Al) был добавлен Al. ); в то время как США в середине 1940-х, Россия в конце 1940-х, Китай в середине 1950-х также разработали сплавы на основе никеля.

Разработка сплавов на основе никеля включает два аспекта, а именно улучшение состава сплава и новаторство технологии производства.

Например, в начале 1950-х годов развитие технологии вакуумной плавки создало условия для рафинирования сплавов на основе никеля с высоким содержанием алюминия и титана и привело к значительному увеличению прочности сплава и температуры эксплуатации. В конце 1950-х годов из-за повышения рабочей температуры лопаток турбин требовалось, чтобы сплавы имели более высокую жаропрочность. Однако при высокой прочности сплава его было трудно или даже невозможно деформировать. Поэтому технология точного литья была использована для разработки ряда высокотемпературных прочностей. Литейных сплавов. В середине 1960-х были разработаны направленные кристаллические и монокристаллические суперсплавы с лучшими характеристиками, а также суперсплавы для порошковой металлургии.

Для удовлетворения потребностей судов и промышленных газовых турбин, начиная с 1960-х годов, был разработан ряд сплавов на основе никеля с высоким содержанием хрома, обладающих хорошей стойкостью к термической коррозии и стабильной структурой. Примерно за 40 лет с начала 1940-х до конца 1970-х годов рабочая температура сплавов на основе никеля увеличилась с 700 до 1100 ° C, в среднем на 10 ° C в год. Сегодня рабочая температура сплавов на основе никеля может превышать 1100 ℃. От вышеупомянутого сплава Nimonic75 с простым составом до недавно разработанного сплава MA6000, предел прочности на разрыв при 1100 ℃ может достигать 2220 МПа, а предел текучести - 192 МПа; Его долговечность в условиях 1100 ℃ / 137 МПа составляет около 1000 часов, и его можно использовать для лопастей авиационных двигателей.

Особенности сплавов на основе никеля

Сплавы на основе никеля - наиболее широко используемые и самые прочные материалы в суперсплавах. Название суперсплава происходит от характеристик материала.

• (1) Отличные характеристики: он может сохранять высокую прочность при высоких температурах, обладает отличным сопротивлением ползучести, усталостным сопротивлением и другими механическими свойствами, а также стойкостью к окислению и коррозии, а также хорошей пластичностью и свариваемостью.
• (2) Добавление сплава очень сложно: сплавы на основе Ni часто добавляют более десяти легирующих элементов для улучшения коррозионной стойкости в различных средах; и упрочнение твердого раствора или упрочнение осадком.
• (3) Рабочая среда чрезвычайно суровая: сплавы на основе никеля широко используются в различных суровых условиях эксплуатации, таких как части газовых камер авиакосмических летательных двигателей, детали конструкции для ядерной энергетики, нефтяной, морской промышленности и коррозионностойкие трубопроводы.

Влияние различных элементов на

Металлический никель сохраняет аустенит и гранецентрированную кубическую структуру до тех пор, пока не достигнет точки плавления. Это обеспечивает определенную степень свободы для перехода из пластичного в хрупкое состояние, а также значительно снижает производственные проблемы, вызванные сосуществованием других металлов. В электрохимической последовательности никель инертен, чем железо, и более активен, чем медь. Следовательно, в восстановительной среде никель более устойчив к коррозии, чем железо, но не медь. Сплав на основе никеля и хрома обладает стойкостью к окислению, что позволяет производить многие виды сплавов с очень широким спектром применения, так что они могут иметь лучшую стойкость к восстановительным и окислительным средам.

По сравнению с нержавеющей сталью и другими сплавами на основе железа, сплавы на основе никеля могут удерживать больше легирующих элементов в состоянии твердого раствора и могут сохранять хорошую металлургическую стабильность. Эти факторы позволяют добавлять различные легирующие элементы, так что большое количество сплавов на основе никеля можно использовать в различных коррозионных средах.

Общие элементы в сплавах на основе никеля в основном включают:

Никель:
Обеспечивают металлургическую стабильность, улучшают термическую стабильность и свариваемость, улучшают коррозионную стойкость к восстановлению кислот и каустической соды и улучшают сопротивление коррозионному растрескиванию под напряжением, особенно в средах с хлоридом и едким натром.

Хром:
Улучшают антиокислительные и высокотемпературные антиокислительные, антисерные свойства, а также улучшают свойства защиты от точечной коррозии и щелевой коррозии.

Молибден:
Повышение коррозионной стойкости к восстанавливающим кислотам, улучшение устойчивости к точечной и щелевой коррозии в среде хлоридсодержащих водных растворов, а также повышение стойкости к высоким температурам.

Железо:
Повышение стойкости к высокотемпературной науглероживающей среде, снижение стоимости сплава и контроль теплового расширения.

Медь:
Повышение коррозионной стойкости к восстанавливающим кислотам (особенно серной кислоте и фтористоводородной кислоте, используемым в местах, где воздух не циркулирует) и солям. Добавление меди в сплав никель-хром-молибден-железо помогает улучшить стойкость к плавиковой кислоте, коррозионную стойкость фосфорной кислоты и серной кислоты.

Алюминий:
Повышение стойкости к высокотемпературному окислению и старения.

Титан:
В сочетании с углеродом он снижает межкристаллитную коррозию, вызванную выделением карбида хрома во время термообработки, и улучшает упрочнение при старении.

Ниобий:
В сочетании с углеродом он уменьшает межкристаллитную коррозию, вызванную выделением карбида хрома во время термообработки, улучшает стойкость к точечной и щелевой коррозии, а также повышает жаропрочность.

Tнезапятнанный:
Повышение стойкости к снижению кислотной и местной коррозии, улучшение прочности и свариваемости.

Азот:
Повышение металлургической стабильности, повышение стойкости к точечной и щелевой коррозии, а также повышение прочности.

Кобальт:
Обеспечивает повышенную жаропрочность, повышенную устойчивость к карбонизации и вулканизации.

Многие из этих легирующих элементов могут объединяться с никелем в широком диапазоне составов с образованием однофазного твердого раствора, обеспечивая хорошую коррозионную стойкость сплава во многих коррозионных условиях. Сплав также имеет хорошие механические свойства в полностью отожженном состоянии, не беспокоясь о вредных металлургических изменениях, вызванных производством или термической обработкой. Многие сплавы с высоким содержанием никеля могут повысить свою прочность за счет упрочнения твердого раствора, выделения карбидов, дисперсионного твердения (старения) и дисперсионного упрочнения.

Сообщение от фитинги из нержавеющей стали кайсунс