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    鎳基合金知識大全

    發布時間: 2021-07-28  點擊次數: 1965次

    一、鎳基合金定義

    鎳基合金一般以Ni含量超過30wt%之合金稱之,常見產品之Ni含量都超過50wt%, 由于具有超群的高溫機械強度與耐蝕性質,與鐵基和鈷基合金合稱為超合金(Superalloy),一般是應用在540℃以上的高溫環境,并依其使用場合,選用不同合金設計,多用于特殊耐蝕環境、高溫腐蝕環境、需具備高溫機械強度之設備。常應用于航天、能源、石化工業或特殊電子/光電等領域。

    應用領域

    產品要求特性

    產品用途

    航天工業

    *溫下維持良好機械強度

    飛機引擎、燃氣渦輪機、引擎閥門

    能源工業

    良好之抗高溫硫化、高溫氧化特性

    熔爐零件、隔熱層、熱處理產業、石油與天然氣產業

    石化工業

    耐水溶液(酸、堿、氯離子)腐蝕

    海水淡化廠、石化輸送管線

    電子/光電一般工業

    一般耐蝕或耐高溫程度較低之環境

    電池殼件、導線架,計算機監視器網罩

    二、起源與發展

    鎳基合金是30年代后期開始研制的,英國于1941年首先生產出鎳基合金 Nimonic75(Ni-20Cr-0.4Ti);為了提高潛變強度又添加Al,研制出Nimonic 80(Ni-20Cr- 2.5Ti-1.3Al);而美國于40年代中期,俄羅斯于40年代后期,中國于50年代中期也先后開發出鎳基合金。鎳基合金的發展包括兩個方面,即合金成分的改良和生產技術的革新。

    50年代初,真空熔煉技術的發展,為煉制含高AlTi 的鎳基合金創造了條件,而帶動了合金強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度,但是合金的強度高了,就難以變形,甚至不能變形,于是采用精密鑄造技術,發展出一系列具有良好高溫強度的鑄造合金。60年代中期發展出性能更好的方向性結晶和單晶高溫合金,以及粉末冶金高溫合金。

    為了滿足艦船和工業燃氣輪機的需要,60年代以來還發展出一批抗熱腐蝕性能較好、組織穩定的高Cr鎳基合金。在從40年代初到70年代末大約40年的時間內,鎳基合金的工作溫度從700 提高1,100℃,平均每年提高10℃左右。時至今日,鎳基合金之使用溫度已可超過1,100℃,從前述最初成份簡單之Nimonic75 合金,到近期發展出之MA6000 合金,在1,100℃時拉伸強度可達2,220MPa、屈服強度為192MPa;其1,100℃/137MPa條件下之持久強度約達1,000小時,可用于航空發動機葉片。

    三、鎳基合金之特色

    鎳基合金是超合金中應用*、強度最高的材料。超合金之名稱即源自于材料特色。

    包括:

    (1)性能超優異:高溫下可維持高強度,且具有優異的抗潛變、抗疲勞等機械性質,以及抗氧化和耐蝕特性與良好的塑性和 焊接性。

    (2)合金添加超繁雜:鎳基合金常添加十種以上之合金元素,用以增進不同環境之耐蝕性;以及固溶強化或析出強化等作用。


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