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镍基合金的起源与生产技术的革新与发展

作者:海山工作室时间:2024-04-28 10:04:48 次浏览

信息摘要:

高温合金按照基体的不同,分为:铁基高温合金,镍基高温合金与钴基高温合金。其中镍基高温合金简称镍基合金。各金属对镍基合金的作用镍基合金与不锈钢和其他铁基合金相比,在固溶状态下能够容纳更多的合金元素,而且还能保持很好的冶金稳定性。镍基合金中常见的元素主要有

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起源与发展

镍基合金是在 20 世纪 30 年代末开发出来的。 英国于1941年首先生产镍基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti); 为了提高蠕变强度,添加Al,开发出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al); 20世纪40年代中期的美国、1940年代末的俄罗斯、1950年代中期的中国也开发了镍基合金镍基合金的发展包括两个方面,即合金成分的改进和生产技术的创新。 例如,20世纪50年代初,真空冶炼技术的发展为精炼含高Al、Ti镍基合金创造了条件,导致合金强度和使用温度大幅提高。 20世纪50年代末,由于涡轮叶片工作温度的升高,要求合金具有更高的高温强度。 但如果合金的强度很高,就很难甚至不可能变形。 因此,采用精密铸造技术开发了一系列具有良好高温强度的合金。 铸造合金。 20世纪60年代中期,开发了性能更好的定向结晶和单晶合金,以及粉末冶金合金。 为了满足船舶和工业燃气轮机的需要,20世纪60年代以来,开发了一批具有良好热腐蚀性能和稳定结构的高铬镍基合金。 从1940年代初到1970年代末的约40年间,镍基合金的工作温度从700℃上升到1100℃,平均每年上升约10℃。 如今,镍基合金的使用温度可超过 1,100°C。 从前述初始成分简单的Nimonic75合金到最近开发的MA6000合金,在1,100℃时抗拉强度可达2,220MPa,屈服强度为192MPa。 ; 在1100℃/137MPa条件下持久强度约为1000小时,可用于航空发动机叶片。

各种金属对镍基合金影响

对于特定的镍基合金,在特定的环境下存在许多变量,包括:浓度、温度、通风、液体(气体)流量、杂质、磨损、循环工艺条件等,这些变量可以产生多种腐蚀问题。 这些问题的答案可以在镍和其他合金元素中找到。 金属镍在达到熔点之前保持奥氏体、面心立方结构。 这为延性到脆性的转变提供了一定程度的自由度,并且还大大减少了其他金属共存时出现的制造问题。 在电化学序列中,镍比铁更惰性,比铜更活泼。 因此,在还原性环境中,镍比铁更耐腐蚀,但不如铜耐腐蚀。 在镍的基础上,添加铬后,合金具有抗氧化性能,可以生产出多种用途广泛的合金,使其对还原环境和氧化环境都具有最佳的抵抗能力。 。 与不锈钢等铁基合金相比,镍基合金能以固溶状态容纳更多的合金元素,并保持良好的冶金稳定性。 这些因素允许添加各种合金元素,使得镍基合金广泛用于各种腐蚀环境。

镍基合金常见的元素主要有

镍 Ni 提供冶金稳定性、改进的热稳定性和可焊性、改进的对还原酸和烧碱的耐腐蚀性以及改进的抗应力腐蚀开裂性,特别是在氯化物和烧碱环境中。

铬Cr提高抗氧化性、高温抗氧化性、抗硫化性,提高抗点蚀和缝隙腐蚀能力。

钼提高了对还原性酸的耐腐蚀性,提高了在含氯化物水溶液环境中的耐点蚀和缝隙腐蚀的能力,提高了高温强度。

铁铁提高了对高温渗碳环境的抵抗力,降低了合金成本,并控制了热膨胀。 铜 Cu 提高了对还原性酸(特别是在空气受限情况下使用的硫酸和氢氟酸)和盐的耐腐蚀性。 镍铬钼合金中添加铜有助于提高抗氢能力。 耐氢氟酸、磷酸、硫酸腐蚀。

铝 Al 提高高温抗氧化性和时效硬化性。

钛Ti与碳结合,可减少热处理时碳化铬析出引起的晶间腐蚀,提高时效强化。

铌Nb与碳结合,可减少热处理时碳化铬析出引起的晶间腐蚀,提高抗点蚀和缝隙腐蚀能力,提高高温强度。

钨W提高了抗还原酸和局部腐蚀的能力,提高了强度和可焊性。

氮N提高冶金稳定性、抗点蚀、缝隙腐蚀和强度。

钴 Co 提供增强的高温强度和改进的抗碳化和硫化性能。 其中许多合金元素可以在较宽的成分范围内与镍结合形成单相固溶体,确保合金在多种腐蚀条件下具有良好的耐腐蚀性能。 合金在完全退火状态下还具有良好的机械性能,无需担心制造或热处理引起的有害冶金变化。 许多高镍合金的强度可以通过固溶强化、碳化物沉淀、沉淀(时效)强化和弥散强化来提高。

应用领域

镍基合金领域广泛,如:石油化工、海洋船舶、房屋建筑、航空航天、机械制造、轨道交通、军工、电力能源、电信、汽车领域、医疗领域等。

市场趋势

1、产品结构

随着我国宏观经济环境和产业发展形势的良好运行,各行业都或多或少受到了相应的影响,镍基合金行业也不例外。 此外,行业内企业近年来不断引进国外先进生产。 装备及配套技术带动了镍基合金行业市场的繁荣和发展。 目前主要产品有合金镍粉、镍合金型材、镍合金线材、镍合金管材等几种基础产品。

2. 价格

价格是镍基合金企业制定策略时主要考虑的因素。 由于目前镍基合金行业集中度高,竞争激烈。 但未来,随着我国经济运行形势向好发展,我国劳动力成本也将增加。 它正在逐年上升。 此外,镍基合金产业逐渐开始集群化发展,并与各省知名机构联手,在某些领域集中形成上、中、下游结构完整。 工业体系的外围支撑力度加大,最终将带动镍基 镍基合金产品价格呈现上涨趋势。

3. 渠道

未来,我国镍基合金行业产品营销渠道有可能向宽渠道、长渠道拓展,加强与上下游企业的紧密供应,以及与科研界、学术机构等的密切合作,因此,从而延伸自身企业的产业链。 ,走向一体化的全产业链模式,为自有企业赢得更多的市场份额,同时推动镍基合金行业的整体发展。

4、服务

随着科技的进步,产品技术越来越复杂,消费者对企业的依赖性也越来越强。 他们在选择产品时,不仅选择产品本身,还希望在选择产品后得到可靠、周到的服务。 一个企业的质量保证、服务承诺、服务态度、服务效率已经成为消费者判断产品质量、决定是否选择的重要条件。

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