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鎳基變形高溫合金(wrought nickel-base superalloy) 以鎳為主要基體成分的變形高溫合金。它可采用常規(guī)的鍛、軋和擠壓等冷、熱變形手段加工成材。鎳基變形高溫合金在整個高溫合金材料領域中占有特殊重要的地位,廣泛地用來制造航空噴氣發(fā)動機、各種工業(yè)燃氣輪機的熱端部件,如工作葉片、導向葉片和燃燒室等。按強化方式可分為固溶強化鎳基變形高溫合金,弱時效強化鎳基變形高溫合金和強時效強化鎳基變形高溫合金3類。成分特點 鉻在鎳基變形高溫合金中的主要作用是增加耐蝕能力。20世紀40~50年代發(fā)展的鎳基變形高溫合金中鉻含量高達18%~20%,在60年代,為了提高高溫強度,將鉻含量降低到8%~12%。過度降鉻有損抗yang化、耐蝕能力。固溶強化鎳基變形高溫合金中加入較多的鎢、鉬、鉆等元素。弱時效強化鎳基變形高溫合金可添加一定量的鋁、鈦、鈮等時效強化元素。在強時效強化鎳基變形高溫合金中則可以加入多量的鋁、鈦、鈮元素,但其總量不能超過7.5%。也加入硼、鈰、鎂等晶界強化元素。組織特點 鎳基變形高溫合金中主要的強化相是γ’(Ni3Al)相,(見高溫合金材料的金屬問化合物相),含量達20%~55%左右。另一類強化相是。γ’,(Ni3Nb)相(見高溫合金材料的金屬問化合物相),在700℃以下對強度的貢獻遠大于γ’相,特別顯著地提高屈服強度。加工方法 鎳基變形高溫合金塑性較低,變形抗力大,特別是含γ’相很高的強時效強化鎳基變形高溫合金,使用普通的熱加工手段變形有一定困難,往往需采取一些特殊的加工工藝,如鋼錠直接軋制、鋼錠包套直接軋制和包套鐓餅等新工藝。也采用加鎂合金化和彎曲晶界熱處理工藝來提高塑性。




鎳基高溫合金的發(fā)展趨勢 以鎳為基體(含量一般大于50%) 在650~1000℃范圍內(nèi)具有較高的強度和良好的抗燃氣腐蝕能力的高溫合金。 發(fā)展過程 鎳基高溫合金(以下簡稱鎳基合金)是30年代后期開始研制的。英國于1941年首先生產(chǎn)出鎳基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti);為了提高蠕變強度又添加鋁,研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美國于40年代中期,蘇聯(lián)于40年代后期,中國于50年代中期也研制出鎳基合金。鎳基合金的發(fā)展包括兩個方面:合金成分的改進和生產(chǎn)工藝的革新。50年代初,真空熔煉技術(shù)的發(fā)展,為煉制含高鋁和鈦的鎳基合金創(chuàng)造了條件。初期的鎳基合金大都是變形合金。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,于是采用熔模精密鑄造工藝,發(fā)展出一系列具有良好高溫強度的鑄造合金。60年代中期發(fā)展出性能更好的定向結(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)燃氣輪機的需要,60年代以來還發(fā)展出一批抗熱腐蝕性能較好、組織穩(wěn)定的高鉻鎳基合金。在從40年代初到70年代末大約40年的時間內(nèi),鎳基合金的工作溫度從 700℃提高到1100℃,平均每年提高10℃左右。



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