Full kunnskap om nikkelbaserte legeringer
En legering basert på nikkel og tilsetning av andre elementer kalles en nikkellegering. Nikkel har gode mekaniske, fysiske og kjemiske egenskaper. Tilsetning av passende elementer kan forbedre oksidasjonsmotstanden, korrosjonsmotstanden, høytemperaturstyrken og forbedre visse fysiske egenskaper. Nikkellegeringer kan brukes som materialer for elektronrør, presisjonslegeringer (magnetiske legeringer, presisjonsmotstandslegeringer, elektrotermiske legeringer, etc.), nikkelbaserte høytemperaturlegeringer, nikkelbaserte korrosjonsbestandige legeringer og formminnelegeringer. Nikkellegeringer er mye brukt i sektorer som energiutvikling, kjemikalier, elektronikk, navigasjon, luftfart og romfart.
Nikkel kan danne ulike legeringer med kobber, jern, mangan, krom, silisium og magnesium. Blant dem er nikkel-kobber-legeringen den berømte Monel-legeringen. Den har høy styrke, god plastisitet og stabile kjemiske egenskaper i atmosfæren under 750 grader. Det er mye brukt i elektrisk industri, vakuumrør, kjemisk industri, medisinsk utstyr og navigasjons- og skipsbyggingsindustri.
1. Definisjon av nikkelbasert legering
Nikkelbaserte legeringer kalles generelt legeringer med et Ni-innhold som overstiger 30 vekt%. Vanlige produkter har Ni-innhold over 50 vekt%. På grunn av deres overlegne høytemperatur mekaniske styrke og korrosjonsmotstand, kalles de samlet superlegeringer sammen med jernbaserte og koboltbaserte legeringer (Superalloy) brukes vanligvis i høytemperaturmiljøer over 540 grader, og forskjellige legeringsdesign velges i henhold til til bruks anledninger. Det brukes mest i spesielle korrosjonsbestandige miljøer, høytemperaturkorrosjonsmiljøer og utstyr som krever høytemperatur mekanisk styrke. Brukes ofte innen romfart, energi, petrokjemisk industri eller spesialelektronikk/optoelektronikk og andre felt.
Bruksområder
Produktkrav egenskaper
Produktbruk
romfartsindustrien
Opprettholder god mekanisk styrke ved ekstremt høye temperaturer
Flymotorer, gassturbiner, motorventiler
energiindustrien
God motstand mot høytemperaturvulkanisering og høytemperaturoksidasjon
Ovnsdeler, isolasjon, varmebehandlingsindustri, olje- og gassindustri
petrokjemisk industri
Motstandsdyktig mot korrosjon av vandige løsninger (syre, alkali, kloridioner)
Avsaltningsanlegg, petrokjemiske overføringsrørledninger
Elektronikk/optoelektronikk generell industri
Generelt motstandsdyktig mot korrosjon eller høye temperaturmiljøer med lav grad av motstand
Batterihus, blyrammer, dataskjermgitter
2. Opprinnelse og utvikling
Nikkelbaserte legeringer ble utviklet på slutten av 1930-tallet. Storbritannia produserte først den nikkelbaserte legeringen Nimonic75 (Ni-20Cr-0.4Ti) i 1941; for å forbedre krypestyrken ble Al lagt til for å utvikle Nimonic 80 (Ni-20Cr-2.5 Ti-1.3Al); USA på midten{14}}, Russland på slutten av 1940-tallet og Kina på midten av{16}}tallet utviklet også nikkelbaserte legeringer. Utviklingen av nikkelbaserte legeringer inkluderer to aspekter, nemlig forbedring av legeringssammensetning og innovasjon av produksjonsteknologi.
For eksempel, på begynnelsen av 1950-tallet, skapte utviklingen av vakuumsmelteteknologi forutsetninger for raffinering av nikkelbaserte legeringer som inneholder høy Al og Ti, noe som førte til en betydelig økning i legeringsstyrke og brukstemperatur. På slutten av 1950-tallet, på grunn av økningen i driftstemperaturen til turbinblader, ble legeringer pålagt å ha høyere høytemperaturstyrke. Men hvis styrken til legeringen var høy, ville den være vanskelig eller til og med umulig å deformere. Derfor ble presisjonsstøpeteknologi brukt til å utvikle en serie legeringer med god høytemperaturstyrke. av støpelegeringer. I midten av-1960 ble det utviklet retningskrystallisering og enkeltkrystall-superlegeringer med bedre ytelse, samt pulvermetallurgiske superlegeringer.
For å møte behovene til skip og industrielle gassturbiner er det utviklet en rekke høy-Cr nikkelbaserte legeringer med god varmekorrosjonsbestandighet og stabil struktur siden 1960-tallet. I løpet av rundt 40 år fra tidlig 1940-år til slutten av 1970-tallet økte driftstemperaturen til nikkelbaserte legeringer fra 700 til 1100 grader, en gjennomsnittlig økning på rundt 10 grader per år. I dag kan brukstemperaturen til nikkelbaserte legeringer overstige 1100 grader. Fra den nevnte Nimonic75-legeringen med en enkel sammensetning, til den nylig utviklede MA6000-legeringen, kan strekkstyrken nå 2220 MPa og flytegrensen er 192MPa ved 1100 grader ; Dens varige styrke når omtrent 1000 timer under betingelser på 1100 grader /137MPa, og den kan brukes i flymotorblader.
