合金|英科耐尔718合金Inconel 718介绍

高温合金或高性能合金是有色合金,在高温下表现出出色的强度和表面稳定性。它们能够在较高的熔点(高达 85% 的熔点 (T m ) 以开尔文度数表示,0.85)下安全运行是它们的关键特性。高温合金通常在高于 540 °C (1000 °F) 的温度下使用,因为在这些温度下普通钢和钛合金会失去其强度,而且在该温度下钢会发生腐蚀。在高温下,高温合金保持机械强度,抗热蠕变变形、表面稳定性和抗腐蚀或抗氧化性。一些镍基超级合金可以承受超过 1200°C 的温度,具体取决于合金的成分。超级合金通常以单晶形式铸造,虽然晶界可以提供强度,但会降低抗蠕变性。
合金|英科耐尔718合金Inconel 718介绍
文章插图

概括名称铬镍铁合金STP 阶段不适用密度8200公斤/立方米极限抗拉强度1200兆帕屈服强度1030兆帕杨氏弹性模量200 吉帕布氏硬度330 BHN熔点1400℃导热系数6.5 瓦/米热容量460焦/克K价格40 美元/公斤它们最初被开发用于飞机活塞发动机涡轮增压器。今天,最常见的应用是飞机涡轮部件,它必须在合理的时间段内承受严重氧化环境和高温的暴露。目前的应用包括:

  • 飞机燃气轮机
  • 汽轮机发电厂
  • 医疗应用
  • 航天器和火箭发动机
  • 热处理设备
  • 核电厂
镍是高温合金的基本元素,高温合金是一组用于喷气发动机的镍、铁镍和钴合金。这些金属具有出色的抗热蠕变变形能力,并在远高于其他航空航天结构材料的温度下保持其刚度、强度、韧性和尺寸稳定性。
合金|英科耐尔718合金Inconel 718介绍
文章插图

55%合金|英科耐尔718合金Inconel 718介绍
文章插图

21%合金|英科耐尔718合金Inconel 718介绍
文章插图

14%合金|英科耐尔718合金Inconel 718介绍
文章插图

镍基高温合金镍基高温合金目前占先进飞机发动机重量的 50% 以上。镍基高温合金包括固溶强化合金和时效硬化合金。时效硬化合金由分散有 Ni 3相干沉淀的奥氏体 (fcc) 基体组成(Al,Ti) 具有 fcc 结构的金属间化合物。镍基高温合金是以镍为主要合金元素的合金,在前面讨论的应用中优选作为叶片材料,而不是钴基或铁基高温合金。镍基高温合金的重要意义在于它们在高温下的高强度、高蠕变和耐腐蚀性。通常以定向凝固形式或单晶形式铸造涡轮叶片。单晶叶片主要用于涡轮级的第一排。
铬镍铁合金 718一般来说,Inconel是 Special Metals 的一个奥氏体镍铬基高温合金系列的注册商标。Inconel 718是一种镍基高温合金,具有高强度特性和耐高温性。它还表现出卓越的防腐蚀和抗氧化保护。Inconel 的高温强度是通过固溶强化或沉淀硬化产生的,具体取决于合金。Inconel 718 由 55% 的镍、21% 的铬、6% 的铁和少量的锰、碳和铜组成。
高温合金的常见用途是航空航天和其他一些高科技行业。这种高温合金在极端高温下兼具耐腐蚀性和材料强度,在核工业中表现良好。一些核电站将镍基高温合金用于反应堆堆芯、控制棒和类似部件。在核工业中,尤其使用低钴高温合金(由于可能会激活钴 59)。核燃料组件的一些结构部件,如顶部和底部喷嘴,可能由高温合金如 Inconel 制成。间隔栅通常由具有低热中子吸收截面的耐腐蚀材料制成,通常是锆合金(~ 0.18 × 10 –24厘米2)。第一个和最后一个间隔网格也可以由低钴铬镍铁合金制成,这是一种非常适合在承受压力和热量的极端环境中使用的高温合金。
热蠕变蠕变,也称为冷流,是在恒定载荷或应力下随时间增加的永久变形。它是由于长时间暴露于较大的外部机械应力而导致屈服极限,并且在长时间受热的材料中更为严重。变形率是材料特性、暴露时间、暴露温度和施加的结构载荷的函数。如果我们在高温下使用材料,蠕变是一个非常重要的现象。蠕变在电力工业中非常重要,在喷气发动机的设计中是最重要的。对于许多寿命相对较短的蠕变情况(例如涡轮叶片在军用飞机中),破裂时间是主要的设计考虑因素。当然,对于它的确定,必须进行蠕变试验直至失效点;这些被称为蠕变断裂试验。

推荐阅读