Полное знание сплавов на основе никеля
Сплав на основе никеля с добавлением других элементов называется никелевым сплавом. Никель имеет хорошие механические, физические и химические свойства. Добавление соответствующих элементов может улучшить его стойкость к окислению, коррозионную стойкость, жаропрочность и улучшить некоторые физические свойства. Никелевые сплавы могут быть использованы в качестве материалов для электронных трубок, прецизионных сплавов (магнитных сплавов, прецизионных сплавов сопротивления, электротермических сплавов и др.), жаропрочных сплавов на основе никеля, коррозионностойких сплавов на основе никеля и сплавов с памятью формы. Никелевые сплавы широко используются в таких секторах, как энергетика, химическая промышленность, электроника, навигация, авиация и аэрокосмическая промышленность.
Никель может образовывать различные сплавы с медью, железом, марганцем, хромом, кремнием и магнием. Среди них никель-медный сплав — знаменитый сплав Монель. Он обладает высокой прочностью, хорошей пластичностью и стабильными химическими свойствами в атмосфере при температуре ниже 750 градусов. Он широко используется в электротехнической промышленности, электронных лампах, химической промышленности, медицинском оборудовании, а также в навигационной и судостроительной промышленности.
1. Определение сплава на основе никеля
Сплавами на основе никеля обычно называют сплавы с содержанием Ni более 30 мас.%. Обычные продукты имеют содержание Ni, превышающее 50 мас.%. Из-за их превосходной высокотемпературной механической прочности и коррозионной стойкости их вместе называют суперсплавами вместе со сплавами на основе железа и кобальта (суперсплав), как правило, используется в высокотемпературных средах выше 540 градусов, и различные конструкции сплавов выбираются в соответствии с к случаям использования. Он в основном используется в специальных коррозионно-стойких средах, средах с высокотемпературной коррозией и оборудовании, требующем высокотемпературной механической прочности. Часто используется в аэрокосмической, энергетической, нефтехимической промышленности или специальной электронике/оптоэлектронике и других областях.
Области применения
Характеристики требований к продукту
Использование продукта
аэрокосмическая промышленность
Сохраняет хорошую механическую прочность при экстремально высоких температурах.
Авиационные двигатели, газовые турбины, клапаны двигателей
энергетическая промышленность
Хорошая устойчивость к высокотемпературной вулканизации и высокотемпературному окислению.
Детали печей, изоляция, термообработка, нефтегазовая промышленность
нефтехимическая промышленность
Устойчив к коррозии водными растворами (кислоты, щелочи, хлорид-ионы)
Опреснительные установки, нефтехимические магистральные трубопроводы
Электроника/оптоэлектроника Общая промышленность
В целом устойчив к коррозии или воздействию высоких температур с низкой степенью устойчивости.
Корпуса аккумуляторов, выводные рамки, решетки монитора компьютера.
2. Происхождение и развитие
Сплавы на основе никеля были разработаны в конце 1930-х годов. Великобритания впервые произвела сплав Nimonic75 на основе никеля (Ni-20Cr-0.4Ti) в 1941 году; для улучшения сопротивления ползучести в Nimonic 80 был добавлен Al (Ni-20Cr-2.5 Ti-1.3Al); США в середине-1940х годов, Россия в конце 1940х годов и Китай в середине-1950х годов также разработали сплавы на основе никеля. Разработка сплавов на основе никеля включает в себя два аспекта: улучшение состава сплавов и инновации технологии производства.
Например, в начале 1950-х годов развитие технологии вакуумной плавки создало условия для рафинирования сплавов на основе никеля с высоким содержанием Al и Ti, что привело к существенному повышению прочности сплавов и температуры эксплуатации. В конце 1950-х годов из-за повышения рабочей температуры лопаток турбин потребовались сплавы, обладающие более высокой жаропрочностью. Однако если бы прочность сплава была высокой, его было бы трудно или даже невозможно деформировать. Поэтому технология прецизионного литья была использована для разработки ряда сплавов с хорошей жаропрочностью. литейных сплавов. В середине-1960х годов были разработаны направленная кристаллизация и монокристаллические суперсплавы с лучшими характеристиками, а также суперсплавы для порошковой металлургии.
Для удовлетворения потребностей судов и промышленных газовых турбин с 1960-х годов был разработан ряд сплавов на основе никеля с высоким содержанием хрома, обладающих хорошей стойкостью к горячей коррозии и стабильной структурой. Примерно за 40 лет, с начала 1940-х до конца 1970-х годов, рабочая температура сплавов на основе никеля увеличилась с 700 до 1100 градусов, то есть в среднем на 10 градусов в год. Сегодня температура эксплуатации сплавов на основе никеля может превышать 1100 градусов. От вышеупомянутого сплава Nimonic75 с простым составом до недавно разработанного сплава MA6000 предел прочности на разрыв может достигать 2220 МПа, а предел текучести — 192 МПа при 1100 градусах; Его долговечность достигает около 1000 часов при давлении 1100 градусов/137 МПа, и его можно использовать в лопатках авиационных двигателей.
