五光十色的有色金属(或非铁金属)

 


镍 合 金

 

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Ni基高温合金(加入Al、Ti、Cr、W、Mo、Nb、Ta、B、Zr等合金元素)高温强度高,工作温度<1050℃,用于航空、火箭发动机和反应堆中高温部件,还有镍基耐蚀合金、耐磨合金、精密合金等。

高温合金是能在600—1200℃高温下承受一定应力并具有抗氧化或抗腐蚀能力的合金。高温合金主要用于制造航空用燃气涡轮发动机及火箭发动机部件,其中也包括舰艇和地面用燃气涡轮发动机的部件。燃气涡轮发动机是一种在高温下高速旋转工作的精密机器,每分钟转数达到上万转。所以,涡轮部件除了处于高温并经受燃气冲刷和腐蚀之外,还承受着非常复杂的力,例如最重要的涡轮叶片必须承受很高的离心力和气动力、反复变化的振动、忽冷忽热的热应力等,而其本身绝不允许腐蚀、变形、开裂和破断。

高温合金承担着重大的使命,在熊熊的烈焰中翻腾,它是烈火金刚,也是火中的金凤凰。

无论是变形高温合金、铸造高温合金或粉末高温合金,都成为镍基的一统天下。

镍基高温合金目前仍是最重要的一类高温合金,一般用于制造燃气涡轮的热端部件,如导向叶片、工作叶片、涡轮盘和燃烧室等。对高温合金最重要的两项要求是热强性和热稳定性。热强性是指合金在规定温度和载荷下抵抗变形的能力,如瞬时拉伸强度、屈服强度、持久强度和蠕变强度等。热稳定性是指合金在高温下抗氧化和抗腐蚀的能力。

镍基高温合金通过固溶强化、第二相强化和晶界强化等手段来提高其热强性和热稳定性。例如:在镍基体中加入铬、钴、钨、钼等高熔点元素形成固溶体;加入钛、铝、铌、钽、铪、钒、碳等元素形成金属间化合物和碳化物(第二相);加入硼、锆、镁、铈等元素强化晶界。由此可见,高温合金常常是含十几种元素、成分非常复杂的合金。这些强化相中最重要的是由三个镍原子与一个铝、钛、铌原子组成的金属间化合物叫“伽马一撇相”,即γ´-Ni3(Al、Ti、Nb、Ta)。在某些热强性最高的镍基高温合金中γ´相的含量可达60%-70%。而近年来Ni3Al基高温合金已发展为单独的一类高温合金。

在20世纪60年代,变形高温合金中铝、钛及其他高熔点元素铬、钼、钨的含量不断提高,使得塑性变形阻力增大,难以进行锻造、轧制等热加工,或者在加工过程中沿较脆弱的界面出现热裂纹和崩裂。而铸造高温合金可以熔入更多的固熔强化元素和第二相强化元素,使工作温度达到1000℃左右,超过变形高温合金50-100℃。此外,铸造高温合金通过精密铸造工艺较容易制成空心或多孔型叶片,通过对流和气膜冷却,进一步提高了材料的工作温度。普通铸造

 

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