一文了解镍基合金

北京中诺课程 2024-04-29 03:53:24

以镍为基加入其他元素组成的合金就叫镍合金。镍具有良好的力学、物理和化学性能,添加适宜的元素可提高它的抗氧化性、耐蚀性、高温强度和改善某些物理性能。镍合金可作为电子管用材料、精密合金(磁性合金、精密电阻合金、电热合金等)、镍基高温合金以及镍基耐蚀合金和形状记忆合金等。在能源开发、化工、电子、航海、航空和航天等部门中,镍合金都有广泛用途。

镍能与铜、铁、锰、铬、硅、镁组成多种合金。其中镍铜合金是著名的蒙乃尔合金,它强度高,塑性好,在750度以下的大气中,化学性能稳定,广泛用于电气工业、真空管、化学工业、医疗器材和航海船舶工业等方面。

镍基合金定义

镍基合金一般以Ni含量超过30wt%之合金称之,常见产品之Ni含量都超过50wt%, 由于具有超强的高温机械强度与耐蚀性质,与铁基和钴基合金合称为超合金(Superalloy),一般是应用在540℃以上的高温环境,并依其使用场合,选用不同合金设计,多用于特殊耐蚀环境、高温腐蚀环境、需具备高温机械强度之设备。常应用于航天、能源、石化工业或特殊电子/光电等领域

应用领域

镍基合金的特色

镍基合金是超合金中应用最广、强度最高的材料。超合金之名称即源自于材料特色。

包括:

(1)性能超优异:高温下可维持高强度,且具有优异的抗潜变、抗疲劳等机械性质,以及抗氧化和耐蚀特性与良好的塑性和 焊接性。

(2)合金添加超繁杂:镍基合金常添加十种以上之合金元素,用以增进不同环境之耐蚀性;以及固溶强化或析出强化等作用。

(3)工作环境超恶劣:镍基合金被广泛用于各种严苛之使用条件,如航天飞行引擎燃气室的高温高压部分、核能、石油、海洋工业之结构件,耐蚀管线等。

合金元素的作用

镍基合金是高温合金中应用最广、强度最高的一类合金。镍基合金的强化依元素作用方式可分为:

(1)固溶强化元素,如W、Mo、Co、Cr和V等,藉由此类原子半径与基材的不同,在Ni-Fe之基地造成局部晶格应变来强化材料;

(2)析出强化元素则如Al、Ti、Nb和Ta等,可以形成整合性有序的A3B型金属间化合物,如Ni3(Al,Ti)等强化相(γ’),使合金得到有效的强化,获得比铁基高温合金和钴基合金更高的高温强度;

(3)晶界强化元素,如B、Zr、Mg和稀土元素等,可加强合金之高温性质。

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