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625鎳基合金類別跟強度的介紹

信息來源:求和不銹鋼 時間:2020-04-15 15:54:44 瀏覽次數:-

625鎳基合金類別跟強度的介紹
1、固溶強化型合金
使用溫度范圍為900~1300℃,最高抗氧化溫度達1320℃。例如GH128合金,室溫拉伸強度為850MPa、屈服強度為350MPa;1000℃拉伸強度為140MPa、延伸率為85%,1000℃、30MPa應力的持久壽命為200小時、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天發動機燃燒室、機匣等部件。
2、時效強化型合金
使用溫度為-253~950℃,一般用于制作航空、航天發動機的渦輪盤與葉片等結構件。制作渦輪盤的合金工作溫度為-253~700℃,要求具有良好的高低溫強度和抗疲勞性能。例如:GH4169合金,在650℃的最高屈服強度達1000MPa;制作葉片的合金溫度可達950℃,例如:GH220合金,950℃的拉伸強度為490MPa,940℃、200MPa的持久壽命大于40小時。
變形Inconel625 主要為航天、航空、核能、石油民用工業提供結構鍛件、餅材、環件、棒材、板材、管材、帶材和絲材。
鑄造Inconel625
鑄造Inconel625 是指可以或只能用鑄造方法成型零件的一類Inconel625 。其主要特點是:
1.具有更寬的成分范圍由于可不必兼顧其變形加工性能,合金的設計可以集中考慮優化其使用性能。如對于鎳基Inconel625 ,可通過調整成分使γ’含量達60%或更高,從而在高達合金熔點85%的溫度下,合金仍能保持優良性能。
2.具有更廣闊的應用領域由于鑄造方法具有的特殊優點,可根據零件的使用需要,設計、制造出近終形或無余量的具有任意復雜結構和形狀的Inconel625 鑄件。
根據鑄造合金的使用溫度,可以分為以下三類:
第一類:在-253~650℃使用的等軸晶鑄造Inconel625 這類合金在很大的范圍溫度內具有良好的綜合性能,特別是在低溫下能保持強度和塑性均不下降。如在航空、航天發動機上用量較大的K4169合金,其650℃拉伸強度為1000MPa、屈服強度850MPa、拉伸塑性15%;650℃,620MPa應力下的持久壽命為200小時。已用于制作航空發動機中的擴壓器機匣及航天發動機中各種泵用復雜結構件等。
第二類:在650~950℃使用的等軸晶鑄造Inconel625 這類合金在高溫下有較高的力學性能及抗熱腐蝕性能。例如K419合金,950℃時,拉伸強度大于700MPa、拉伸塑性大于6%;950℃,200小時的持久強度極限大于230MPa。這類合金適于用做航空發動機渦輪葉片、導向葉片及整鑄渦輪。
第三類:在950~1100℃使用的定向凝固柱晶和單晶Inconel625 這類合金在此溫度范圍內具有優良的綜合性能和抗氧化、抗熱腐蝕性能。例如DD402單晶合金,1100℃、130MPa的應力下持久壽命大于100小時。這是國內使用溫度最高的渦輪葉片材料,適用于制作新型高性能發動機的一級渦輪葉片。
隨著精密鑄造工藝技術的不斷提高,新的特殊工藝也不斷出現。細晶鑄造技術、定向凝固技術、復雜薄壁結構件的CA技術等都使鑄造Inconel625 水平大大提高,應用范圍不斷提高。
粉末冶金Inconel625
采用霧化Inconel625 粉末,經熱等靜壓成型或熱等靜壓后再經鍛造成型的生產工藝制造出Inconel625 粉末的產品。采用粉末冶金工藝,由于粉末顆粒細小,冷卻速度快,從而成分均勻,無宏觀偏析,而且晶粒細小,熱加工性能好,金屬利用率高,成本低,尤其是合金的屈服強度和疲勞性能有較大的提高。
FGH95粉末冶金Inconel625 ,650℃拉伸強度1500MPa;1034MPa應力下持久壽命大于50小時,是當前在650℃工作條件下強度水平最高的一種盤件粉末冶金Inconel625 。粉末冶金Inconel625 可以滿足應力水平較高的發動機的使用要求,是高推重比發動機渦輪盤、壓氣機盤和渦輪擋板等高溫部件的選擇材料。
氧化物彌散強化(ODS)合金
是采用獨特的機械合金化(MA)工藝,超細的(小于50nm)在高溫下具有超穩定的氧化物彌散強化相均勻地分散于合金基體中,而形成的一種特殊的Inconel625 。其合金強度在接近合金本身熔點的條件下仍可維持,具有優良的高溫蠕變性能、優越的高溫抗氧化性能、抗碳、硫腐蝕性能。
已實現商業化生產的主要有三種ODS合金:
MA956合金在氧化氣氛下使用溫度可達1350℃,居Inconel625 抗氧化、抗碳、硫腐蝕之首位??捎糜诤娇瞻l動機燃燒室內襯。
MA754合金在氧化氣氛下使用溫度可達1250℃并保持相當高的高溫強度、耐中堿玻璃腐蝕?,F已用于制作航空發動機導向器蓖齒環和導向葉片。
MA6000合金在1100℃拉伸強度為222MPa、屈服強度為192MPa;1100℃,1000小時持久強度為127MPa,居Inconel625 之首位,可用于航空發動機葉片。
金屬間化合物高溫材料
金屬間化合物高溫材料是近期研究開發的一類有重要應用前景的、輕比重高溫材料。十幾年來,對金屬間化合物的基礎性研究、合金設計、工藝流程的開發以及應用研究已經成熟,尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制備加工技術、韌化和強化、力學性能以及應用研究方面取得了令人矚目的成就。
Ti3Al基合金(TAC-1),TiAl基合金(TAC-2)以及Ti2AlNb基合金具有低密度(3.8~5.8g/cm3)、高溫高強度、高鋼度以及優異的抗氧化、抗蠕變等優點,可以使結構件減重35~50%。Ni3Al基合金,MX-246具有很好的耐腐蝕、耐磨損和耐氣蝕性能,展示出極好的應用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蝕性能,在中溫(小于600℃)有較高強度,成本低,是一種可以部分取代不銹鋼的新材料。
環境Inconel625
在民用工業的很多領域,服役的構件材料都處于高溫的腐蝕環境中。為滿足市場需要,根據材料的使用環境,歸類出系列Inconel625 。
1、Inconel625 母合金系列
2、抗腐蝕Inconel625 板、棒、絲、帶、管及鍛件
3、高強度、耐腐蝕Inconel625 棒材、彈簧絲、焊絲、板、帶材、鍛件
4、耐玻璃腐蝕系列產品
5、環境耐蝕、硬表面耐磨Inconel625 系列
6、特種精密鑄造零件(葉片、增壓渦輪、渦輪轉子、導向器、儀表接頭)
7、玻棉生產用離心器、高溫軸及輔件8、鋼坯加熱爐用鈷基合金耐熱墊塊和滑軌
9、閥門座圈
10、鑄造“U”形電阻帶
11、離心鑄管系列
12、納米材料系列產品
13、輕比重高溫結構材料
14、功能材料(膨脹合金、高溫高彈性合金、恒彈性合金系列)
15、生物醫學材料系列產品
16、電子工程用靶材系列產品
17、動力裝置噴嘴系列產品
18、司太立合金耐磨片
19、超高溫抗氧化腐蝕爐輥、輻射管。

提高強度

固溶強化
加入與基體金屬原子尺寸不同的元素(鉻、鎢、鉬等)引起基體金屬點陣的畸變,加入能降低合金基體堆垛層錯能的元素(如鈷)和加入能減緩基體元素擴散速率的元素(鎢、鉬等),以強化基體。
沉淀強化
通過時效處理,從過飽和固溶體中析出第二相(γ’、γ"、碳化物等),以強化合金。γ‘相與基體相同,均為面心立方結構,點陣常數與基體相近,并與晶體共格,因此γ相在基體中能呈細小顆粒狀均勻析出,阻礙位錯運動,而產生顯著的強化作用。γ’相是A3B型金屬間化合物,A代表鎳、鈷,B代表鋁、鈦、鈮、鉭、釩、鎢,而鉻、鉬、鐵既可為A又可為B。鎳基合金中典型的γ‘相為Ni3(Al,Ti)。γ’相的強化效應可通過以下途徑得到加強:
①增加γ‘相的數量;
②使γ’相與基體有適宜的錯配度,以獲得共格畸變的強化效應;
③加入鈮、鉭等元素增大γ’相的反相疇界能,以提高其抵抗位錯切割的能力;
④加入鈷、鎢、鉬等元素提高γ‘相的強度。γ"相為體心四方結構,其組成為Ni3Nb。因γ"相與基體的錯配度較大,能引起較大程度的共格畸變,使合金獲得很高的屈服強度。但超過700℃,強化效應便明顯降低。鈷基Inconel625 一般不含γ相,而用碳化物強化。
晶界強化
在高溫下,合金的晶界是薄弱環節,加入微量的硼、鋯和稀土元素可改善晶界強度。這是因為稀土元素能凈化晶界,硼、鋯原子能填充晶界空位,降低蠕變過程中晶界擴散速率,抑制晶界碳化物的集聚和促進晶界第二相球化。另外,鑄造合金中加適量的鉿,也能改善晶界的強度和塑性。還可通過熱處理在晶界形成鏈狀分布的碳化物或造成彎曲晶界,提高塑性和強度。
氧化物彌散強化
通過粉末冶金方法,在合金中加入高溫下仍保持穩定的細小氧化物,呈彌散分布狀態,從而獲得顯著的強化效應。通常加入的氧化物有ThO2和Y2O3等。這些氧化物是通過阻礙位錯運動和穩定位錯亞結構等因素而使合金得到強化的。


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