Šta su legure na bazi nikla? Pročitajte ovaj članak da biste sve razumjeli!
Legura na bazi nikla odnosi se na vrstu legure koja ima sveobuhvatna svojstva kao što su visoka čvrstoća i određena otpornost na oksidaciju i koroziju na visokim temperaturama od 650 do 1000 stepeni.
Prema glavnim svojstvima, dijele se na legure otporne na toplinu na bazi nikla, legure otporne na koroziju na bazi nikla, legure otporne na habanje na bazi nikla, precizne legure na bazi nikla i legure sa memorijom oblika na bazi nikla.
Visokotemperaturne legure se dijele na visokotemperaturne legure na bazi željeza, visokotemperaturne legure na bazi nikla i visokotemperaturne legure na bazi kobalta prema različitim supstratima. Među njima, legure za visoke temperature na bazi nikla se nazivaju legure na bazi nikla.
Reprezentativni materijali legura na bazi nikla uključuju:
1. Incoloy legura, kao što je Incoloy800, glavna komponenta je; 32Ni-21Cr-Ti, Al; to je legura otporna na toplinu;
2. Inconel legura, kao što je Inconel600, glavna komponenta je; 73Ni-15Cr-Ti, Al; to je legura otporna na toplinu;
3. Hastelloy legura, kao što je Hastelloy C-276, glavna komponenta je; 56Ni-16Cr-16Mo-4W; to je legura otporna na koroziju;
4. Monel legura, odnosno legura Monel, kao što je Monel 400, glavna komponenta je; 65Ni-34Cu; to je legura otporna na koroziju;
Glavni legirajući elementi
Glavni legirni elementi su hrom, volfram, molibden, kobalt, aluminijum, titan, bor, cirkonijum, itd. Među njima, Cr, Ai itd. uglavnom imaju ulogu antioksidansa, a ostali elementi imaju čvrsto rešenje za jačanje, ojačanje taloženja i jačanje granica zrna.
Ima visoku čvrstoću i određenu otpornost na oksidaciju i koroziju na visokim temperaturama od 650 do 1000 stepeni. Zbog dovoljno visoke čvrstoće na visokim temperaturama i otpornosti na oksidaciju i koroziju, često se koristi u proizvodnji lopatica motora aviona, raketnih motora, nuklearnih reaktora i opreme za pretvaranje energije. Delovi sa visokom temperaturom.
Istorija razvoja
Visokotemperaturne legure na bazi nikla (u daljem tekstu legure na bazi nikla) razvijene su kasnih 1930-ih. Velika Britanija je prvi put proizvela leguru na bazi nikla Nimonic 75 (Ni-20Cr-0.4Ti) 1941. godine; Kako bi se poboljšala snaga puzanja, dodan je aluminijum za razvoj Nimonic 80 (Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al). Sjedinjene Države sredinom{16}}ih godina, Sovjetski Savez kasnih 1940-ih i Kina sredinom{18}}ih su također razvile legure na bazi nikla. Razvoj legura na bazi nikla uključuje dva aspekta: poboljšanje sastava legure i inovaciju proizvodnih procesa. Početkom 1950-ih, razvoj tehnologije vakuumskog topljenja stvorio je uslove za rafiniranje legura na bazi nikla koje sadrže visok nivo aluminijuma i titana. Većina ranih legura na bazi nikla bile su deformisane legure. Krajem 1950-ih, zbog povećanja radne temperature lopatica turbine, od legure se zahtijevalo da ima veću čvrstoću na visokim temperaturama. Međutim, kada je čvrstoća legure bila visoka, bilo bi teško ili čak nemoguće deformirati se. Stoga je korišćena tehnologija livenja za ulaganje za razvoj serije legura sa dobrim performansama. Legura za livenje otporne na visoke temperature. Sredinom -1960 godina razvijena je usmjerena kristalizacija i monokristalne superlegure i superlegure metalurgije praha s boljim svojstvima. Da bi se zadovoljile potrebe brodova i industrijskih gasnih turbina, od 1960-ih godina razvijen je niz legura na bazi nikla sa visokim sadržajem hroma sa dobrom otpornošću na vruću koroziju i stabilnom strukturom. Za oko 40 godina od ranih 1940-ih do kasnih 1970-ih, radna temperatura legura na bazi nikla porasla je sa 700 stepeni na 1100 stepeni, sa prosečnim porastom od oko 10 stepeni godišnje.
Sastojci i svojstva
Superlegure na bazi nikla su najčešće korištene. Glavni razlozi su da, prvo, legure na bazi nikla mogu rastvoriti više elemenata legure i održati bolju strukturnu stabilnost; drugo, mogu formirati koherentna i uređena intermetalna jedinjenja tipa A3B [Ni3(Al, Ti)] Kao faza ojačanja, legura se može efikasno ojačati i dobiti veću čvrstoću pri visokim temperaturama od superlegura na bazi gvožđa i superlegura na bazi kobalta; treće, legure na bazi nikla koje sadrže hrom imaju bolja svojstva oksidacije i otpornosti od superlegura na bazi željeza. Sposobnost gasne korozije. Legure na bazi nikla sadrže više od deset elemenata, među kojima Cr uglavnom ima antioksidacionu i antikorozivnu ulogu, a ostali elementi uglavnom imaju ulogu ojačavanja. Prema načinu jačanja, mogu se podijeliti na: elemente za jačanje čvrstih otopina, kao što su volfram, molibden, kobalt, hrom i vanadij; elementi za jačanje padavina, kao što su aluminijum, titanijum, niobijum i tantal; elementi za jačanje granica zrna, kao što su bor, cirkonijum, magnezijum i elementi retkih zemalja, itd.
Visokotemperaturne legure na bazi nikla uključuju legure ojačane čvrstim rastvorom i legure ojačane precipitacijom prema njihovim metodama ojačanja.
Proizvodni proces
U pogledu topljenja: da bi se dobio čistiji rastopljeni čelik, smanjiti sadržaj plina i sadržaj štetnih elemenata; istovremeno, zbog prisustva lako oksidirajućih elemenata kao što su Al, Ti itd. u nekim legurama, nevakumsko topljenje je teško kontrolisati; a kako bi se postigla bolja termoplastičnost, legure otporne na toplinu na bazi nikla obično se tope u vakuumskim indukcijskim pećima, ili čak proizvode vakuumskim indukcijskim topljenjem plus vakuumskim potrošnim pećima ili metodama pretapanja u peći za elektrošljaku.
U pogledu deformacije: usvojeni su procesi kovanja i valjanja. Za legure sa slabom termoplastikom koriste se ravnomjerno istiskivanje, a zatim valjanje ili direktna ekstruzija s omotačem od mekog čelika (ili nehrđajućeg čelika). Svrha deformacije je razbijanje strukture livenja i optimizacija mikrostrukture.
Lijevanje: Vakumska indukciona peć se obično koristi za topljenje matične legure kako bi se osigurao sastav i kontrola sadržaja plina i nečistoća, a dijelovi se izrađuju pomoću vakuumskog pretaljenja-preciznog livenja.
Toplinska obrada: deformisane legure i neke livene legure zahtevaju termičku obradu, uključujući tretman rastvorom, međutretman i tretman starenjem. Uzimajući za primjer leguru Udmet 500, njen sistem termičke obrade je podijeljen u četiri faze: tretman rastvorom, 1175 stepeni, 2 sata, hlađenje vazduhom; međutretman, 1080 stepeni, 4 sata, vazdušno hlađenje; primarni tretman starenja, 843 stepena, 24 sata, vazdušno hlađenje; sekundarno starenje, 760 stepeni, 16 sati, vazdušno hlađenje. U cilju dobijanja potrebnog organizacionog statusa i dobrog ukupnog učinka.
