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鎳基高溫合金中基體元素的作用

文章出處:新聞資訊 責任編輯:東莞市台湾中文娱乐网五金機械有限公司 發表時間:2012-11-05
  

鎳基高溫合金中基體元素的作用
    鎳基高溫合金的基體元素是鎳,鐵基高溫合金的基體元素是鐵.鑽基高溫合金的基體元素是鑽。

由於基體元素鎳、鐵、鑽的基.本屬性不同,因而這三類高溫合金的合金強化特點不同,
   合金的某些特性也不同.主要有以下幾點:
   1、鎳為麵心立方結構.沒有同素異構轉變,而鐵、鑽室溫下分別為體心立方和密排六方結構,高溫下為麵心立方奧氏體結構。日前,幾乎全部高溫合金的基體都是具有麵心立方結構的奧氏體,因為奧氏體比體心立方的鐵素體有更高的高溫強度。是一個含鉻約25%的合金.隨著含鎳址增加,組織從純鐵素體逐步轉變為純奧氏體.其600℃和700℃的蝸變強度逐漸提高,奧氏體的高溫強度較高的原因是它的原子擴散能力較小,即自擴散激活能較高。  a-Fe(bcc)和γ-Fe(fcc)的自擴散激活能分別,為249952和284702J/mol,因此,為了得到直到低溫仍然穩定的奧氏體結構,鐵基和鑽基合金中必須加入擴大奧氏體的合金元素,此外錳也有一定的擴大奧氏體的能力。
   2、鎳具有較高的化學穩定性,在500℃以下幾乎不氧化.常沮下不易受潮氣、水及某些鹽類水溶液的浸蝕。鑽和鐵的抗氧化性能都比鎳差,但鑽的抗熱腐蝕能力比鎳強(由於鑽的硫化物熔點較高及硫在鑽中的擴散較慢)。無論鎳基、鐵基或鑽基高溫合金均需加入鉻以改善其抗氧化耐蝕性,但由於鎳、鐵、鑽基體元素特性的差別,一般鎳基合金的抗氧性最佳,而鑽基合金卻有更好的抗熱腐蝕性。
   3、鎳、鐵、鑽的合金化能力不同,鎳具有最好的相穩定性.鐵最差(表2-1),這是最重要的特性。鎳或鎳鉻基體可以固溶更多的合金元素而不生成有害的相,而鐵或鐵鉻鎳基體卻隻能固溶較少的合金元未,有強烈的析出各種有害相的傾向。這一特性為改善鎳的各種性能提供了潛在的可能性.而鐵和鑽則受到一定限製。鎳、鐵、鑽的這種特性與其各自的電子結構有關.並且可以從對比它們的二元及多元相圖,例如Ni-Cr-Me, Fe-Cr-Ni-Me及Co-Cr-Me相圖的差別中得到證實。
   4、鎳、鐵的某些物理性能略有差別,鐵的密度最小,但膨脹係數最大(γ-f - Fe),導熱能力較好。鑽與鎳比較.其導熱性較好,膨脹係數較低,所以其熱疲勞性能較優。鎳、鐵與鑽的上述甚本特性不問,因而它們的合金強化的特點也不同.合金的基本特性也有差異。鎳是一種最佳的基體金屬,使得鎳基高溫合金成為最佳的高溫合金係列。在某些使用條件下,
鑽基合金可以發揮其優勢,例如在耐熱腐蝕及耐熱疲勞性方麵。此外.鑽基合金具有比較平坦的應力一斷裂時間(溫度)曲線,也就是有較長的使用壽命,所以高溫低應力下長期使用的靜態部件往往用鑽基合金。易析出有害相.使鐵基合金的發展受到限製。鐵基合金的使用溫度範圍較鎳基和鑽基低。
         
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