沈陽稀有金屬研究所
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鎳基合金是30年代后期開始研制的,英國(guó)于1941年首先生產(chǎn)出鎳基合金 Nimonic75(Ni-20Cr-0.4Ti);為了提高潛變強(qiáng)度又添加Al,研制出Nimonic 80(Ni-20Cr- 2.5Ti-1.3Al);而美國(guó)于40年代中期,俄羅斯于40年代后期,中國(guó)于50年代中期也先后開發(fā)出鎳基合金。鎳基合金的發(fā)展包括兩個(gè)方面,即合金成分的改良和生產(chǎn)技術(shù)的革新。
如50年代初,真空熔煉技術(shù)的發(fā)展,為煉制含高Al和Ti 的鎳基合金創(chuàng)造了條件,而帶動(dòng)了合金強(qiáng)度與使用溫度的大幅提高。50年代后期,由于渦輪葉片工作溫度的提高,要求合金有更高的高溫強(qiáng)度,但是合金的強(qiáng)度高了,就難以變形,甚至不能變形,于是采用精密鑄造技術(shù),發(fā)展出一系列具有良好高溫強(qiáng)度的鑄造合金。60年代中期發(fā)展出性能更好的方向性結(jié)晶和單晶高溫合金,以及粉末冶金高溫合金。
為了滿足艦船和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的需要,60年代以來還發(fā)展出一批抗熱腐蝕性能較好、組織穩(wěn)定的高Cr鎳基合金。在從40年代初到70年代末大約40年的時(shí)間內(nèi),鎳基合金的工作溫度從700 提高1,100℃,平均每年提高10℃左右。
時(shí)至今日,鎳基合金之使用溫度已可超過1,100℃,從前述成份簡(jiǎn)單之Nimonic75 合金,到近期發(fā)展出之MA6000 合金,在1,100℃時(shí)拉伸強(qiáng)度可達(dá)2,220MPa、屈服強(qiáng)度為192MPa;其1,100℃/137MPa條件下之持久強(qiáng)度約達(dá)1,000小時(shí),可用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。
鎳基合金是超合金中應(yīng)用廣、強(qiáng)度高的材料。超合金之名稱即源自于材料特色。
包括:
性能超優(yōu)異:高溫下可維持高強(qiáng)度,且具有優(yōu)異的抗?jié)撟儭⒖蛊诘葯C(jī)械性質(zhì),以及抗氧化和耐蝕特性與良好的塑性和 焊接性。
合金添加超繁雜:鎳基合金常添加十種以上之合金元素,用以增進(jìn)不同環(huán)境之耐蝕性;以及固溶強(qiáng)化或析出強(qiáng)化等作用。
工作環(huán)境超惡劣:鎳基合金被廣泛用于各種嚴(yán)苛之使用條件,如航天飛行引擎燃?xì)?室的高溫高壓部份、核能、石油、海洋工業(yè)之結(jié)構(gòu)件,耐蝕管線等。
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