镍基高温合金的优点及应用

  镍基高温合金是高温合金中应用最广泛、高温强度最高的合金。主要原因是镍基合金能溶解更多的合金元素,保持良好的组织稳定性;二是形成共格有序 A3B型金属间化合物g [Ni3(Al,Ti)]作为强化相,有效强化合金获得高温强度高于铁基高温合金和钴基高温合金;第三,铬镍基合金比铁基高温合金具有更好的抗氧化性和耐燃气腐蚀性。镍基合金含有十多种元素Cr主要起抗氧化和耐腐蚀作用,其他元素主要起强化作用。根据其强化方法,可分为钨、钼、钴、铬、钒等固溶强化元素;沉淀铝、钛、铌、钽等强化元素;晶界强化元素, 如硼、锆、镁和稀土元素。镍基合金包括固溶强化合金和沉淀强化合金。

  高温合金具有高温强度、抗氧化、耐腐蚀、疲劳、断裂韧性等综合性能。高温合金是一种单一的奥氏体组织,在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。以镍为基体(含量一般大于50%) 在650~1000℃镍基高温合金(以下简称镍基合金)是金称为镍基高温合金(以下简称镍基合金)。

  镍基高温合金的发展包括合金成分的改进和生产工艺的创新。镍基高温合金于20世纪30年代末开发。1941年,英国首次生产镍基高温合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti);为了提高蠕变强度,增加铝Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。20世纪40年代中期,苏联在20世纪40年代末开发了镍基合金。20世纪50年代初,真空熔炼技术的发展为含有高铝和钛的镍基合金的炼制创造了条件。早期镍基高温合金多为变形合金。20世纪50年代末,由于涡轮叶片工作温度的升高,合金需要更高的高温强度,但合金强度高,难以变形,甚至不能变形。因此,采用熔模精密铸造工艺,开发了一系列高温强度好的铸造合金。在20世纪60年代中期开发了更好的定向晶体、单晶高温合金和粉末冶金高温合金。自20世纪60年代以来,一批耐热腐蚀性好、组织稳定的高铬镍基合金也得到了开发,以满足船舶和工业燃气轮机的需要。镍基高温合金的工作温度约为20世纪40年代初至70年代末40年代 700℃提高到1100℃,平均每年增加10℃左右。