Kas yra nikelio lydiniai? Perskaitykite šį straipsnį, kad suprastumėte viską!
Nikelio lydinys reiškia lydinio tipą, kuris pasižymi visapusiškomis savybėmis, tokiomis kaip didelis stiprumas ir tam tikras atsparumas oksidacijai ir korozijai aukštoje 650–1000 laipsnių temperatūroje.
Pagal pagrindines savybes jie skirstomi į nikelio pagrindu pagamintus karščiui atsparius lydinius, nikelio pagrindu pagamintus korozijai atsparius lydinius, nikelio pagrindu pagamintus dilimui atsparius lydinius, nikelio pagrindu pagamintus tikslius lydinius ir nikelio pagrindo formos atminties lydinius.
Aukštos temperatūros lydiniai pagal skirtingus substratus skirstomi į geležies lydinius, aukštos temperatūros lydinius nikelio pagrindu ir aukštos temperatūros lydinius kobalto pagrindu. Tarp jų aukštos temperatūros lydiniai nikelio pagrindu vadinami nikelio lydiniais.
Tipiškos nikelio lydinių medžiagos yra:
1. Incoloy lydinys, pvz., Incoloy800, pagrindinis komponentas yra; 32Ni-21Cr-Ti, Al; tai karščiui atsparus lydinys;
2. Inconel lydinys, pavyzdžiui, Inconel600, pagrindinis komponentas yra; 73Ni-15Cr-Ti, Al; tai karščiui atsparus lydinys;
3. Hastelloy lydinys, pvz., Hastelloy C-276, pagrindinis komponentas yra; 56Ni-16Cr-16Mo-4W; tai korozijai atsparus lydinys;
4. Monel lydinys, tai yra, Monel lydinys, pavyzdžiui, Monel 400, pagrindinis komponentas yra; 65Ni-34Cu; tai korozijai atsparus lydinys;
Pagrindiniai legiravimo elementai
Pagrindiniai legiravimo elementai yra chromas, volframas, molibdenas, kobaltas, aliuminis, titanas, boras, cirkonis ir kt. Tarp jų Cr, Ai ir kt. daugiausia atlieka antioksidantų vaidmenį, o kiti elementai stiprina kietą tirpalą, stiprina kritulius ir kt. grūdų ribos stiprinimas.
Jis turi didelį stiprumą ir tam tikrą atsparumą oksidacijai ir korozijai esant aukštai temperatūrai nuo 650 iki 1000 laipsnių. Dėl pakankamai aukšto stiprumo aukštoje temperatūroje ir atsparumo oksidacijai bei korozijai jis dažnai naudojamas orlaivių variklių mentes, raketų varikliams, branduoliniams reaktoriams, energijos konversijos įrangai gaminti. Aukštos temperatūros dalys.
Vystymosi istorija
Aukštos temperatūros lydiniai nikelio pagrindu (toliau vadinami nikelio lydiniais) buvo sukurti praėjusio amžiaus ketvirtojo dešimtmečio pabaigoje. Pirmą kartą Jungtinė Karalystė 1941 m. pagamino nikelio lydinį Nimonic 75 (Ni-20Cr-0.4Ti); siekiant pagerinti valkšnumo stiprumą, buvo pridėta aliuminio, kad būtų sukurtas Nimonic 80 (Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al). Viduryje Jungtinės Valstijos, 4-ojo dešimtmečio pabaigoje Sovietų Sąjunga, o viduryje - Kinija taip pat sukūrė nikelio lydinius. Nikelio lydinių kūrimas apima du aspektus: lydinio sudėties tobulinimą ir gamybos procesų naujoves. XX amžiaus šeštojo dešimtmečio pradžioje vakuuminio lydymosi technologijos plėtra sudarė sąlygas rafinuoti nikelio lydinius, kuriuose yra daug aliuminio ir titano. Dauguma ankstyvųjų nikelio lydinių buvo deformuoti lydiniai. 1950-ųjų pabaigoje dėl turbinų menčių darbinės temperatūros padidėjimo lydinys turėjo turėti didesnį atsparumą aukštai temperatūrai. Tačiau kai lydinio stiprumas buvo didelis, jį būtų sunku ar net neįmanoma deformuoti. Todėl investicinio liejimo technologija buvo naudojama siekiant sukurti gerų našumo lydinių seriją. Aukštos temperatūros stiprio liejimo lydinys. Vidur-1960 buvo sukurti kryptingi kristalizaciniai ir geresnių savybių monokristaliniai superlydiniai bei miltelinės metalurgijos superlydiniai. Siekiant patenkinti laivų ir pramoninių dujų turbinų poreikius, nuo septintojo dešimtmečio buvo sukurta daug chromo turinčių nikelio lydinių, pasižyminčių geru atsparumu karštai korozijai ir stabilia struktūra. Per maždaug 40 metų nuo 1940-ųjų pradžios iki aštuntojo dešimtmečio pabaigos nikelio lydinių darbinė temperatūra pakilo nuo 700 laipsnių iki 1100 laipsnių, o per metus vidutiniškai pakilo apie 10 laipsnių.
Ingredientai ir savybės
Nikelio pagrindu pagaminti superlydiniai yra plačiausiai naudojami. Pagrindinės priežastys yra tai, kad, pirma, nikelio lydiniai gali ištirpinti daugiau lydinio elementų ir išlaikyti geresnį struktūrinį stabilumą; antra, jie gali sudaryti vientisus ir tvarkingus A3B tipo intermetalinius junginius [Ni3(Al, Ti)] Kaip stiprinimo fazė, lydinys gali būti efektyviai sustiprintas ir gauti didesnį stiprumą aukštoje temperatūroje nei geležies ir kobalto superlydiniai; trečia, nikelio pagrindo lydiniai, kurių sudėtyje yra chromo, turi geresnes oksidacijos ir atsparumo savybes nei geležies superlydiniai. Dujų korozijos gebėjimas. Nikelio lydiniuose yra daugiau nei dešimt elementų, tarp kurių Cr daugiausia vaidina antioksidacinį ir antikorozinį vaidmenį, o kiti elementai daugiausia vaidina stiprinantį vaidmenį. Pagal stiprinimo būdą juos galima suskirstyti į: kieto tirpalo stiprinamuosius elementus, tokius kaip volframas, molibdenas, kobaltas, chromas ir vanadis; nuosėdas stiprinantys elementai, tokie kaip aliuminis, titanas, niobis ir tantalas; grūdelių ribas stiprinantys elementai, tokie kaip boras, cirkonis, magnis ir retųjų žemių elementai ir kt.
Nikelio pagrindu pagamintiems aukštos temperatūros lydiniams priskiriami kietieji tirpalu sutvirtinti lydiniai ir lydiniai, sutvirtinti krituliais pagal jų stiprinimo metodus.
Gamybos procesas
Lydymo požiūriu: norint gauti grynesnį išlydytą plieną, sumažinti dujų ir kenksmingų elementų kiekį; tuo pačiu metu dėl lengvai oksiduojamų elementų, tokių kaip Al, Ti ir kt., kai kuriuose lydiniuose, nevakuuminį lydymą sunku kontroliuoti; ir siekiant geresnio termoplastiškumo, nikelio pagrindu pagaminti karščiui atsparūs lydiniai paprastai lydomi vakuuminėse indukcinėse krosnyse arba netgi gaminami vakuuminiu indukciniu lydymu plius vakuuminėse krosnyse arba elektros šlako krosnies perlydymo būdu.
Kalbant apie deformaciją: taikomi kalimo ir valcavimo procesai. Lydiniams, kurių termoplastiškumas yra silpnas, naudojamas tolygus ekstruzijos ir tada valcavimo arba tiesioginio ekstruzijos procesai su švelniu plieno (arba nerūdijančio plieno) apvalkalu. Deformacijos tikslas – sulaužyti liejimo struktūrą ir optimizuoti mikrostruktūrą.
Liejimas: Pagrindinio lydinio lydymui paprastai naudojama vakuuminė indukcinė krosnis, siekiant užtikrinti sudėtį ir kontroliuoti dujų bei priemaišų kiekį, o dalys gaminamos naudojant vakuuminį perlydymo tikslumą liejimą.
Terminis apdorojimas: Deformuotus lydinius ir kai kuriuos lietus lydinius reikia apdoroti termiškai, įskaitant apdorojimą tirpalu, tarpinį apdorojimą ir senėjimą. Pavyzdžiui, Udmet 500 lydinys, jo terminio apdorojimo sistema suskirstyta į keturis etapus: apdorojimas tirpalu, 1175 laipsnių, 2 val., Oro aušinimas; tarpinis apdorojimas, 1080 laipsnių, 4 valandos, aušinimas oru; pirminis senėjimo gydymas, 843 laipsnių, 24 valandos, oro aušinimas; antrinis senėjimo apdorojimas, 760 laipsnių, 16 valandų, oro aušinimas. Norint įgyti reikiamą organizacinį statusą ir gerus bendrus rezultatus.
Nikelio pagrindu pagamintas korozijai atsparus lydinys
Pagrindiniai legiravimo elementai yra varis, chromas ir molibdenas. Jis pasižymi geromis visapusiškomis savybėmis ir gali atsispirti įvairiai rūgščių korozijai ir įtempių korozijai. Ankstyviausias pritaikymas (pagamintas JAV 1905 m.) buvo nikelio ir vario (Ni-Cu) lydinys, dar žinomas kaip Monel lydinys (Monel lydinys Ni 70 Cu30); Be to, yra nikelio ir chromo (Ni-Cr) lydinio (tai yra nikelio pagrindu pagamintas karščiui atsparus lydinys, karštai korozijai atsparūs lydiniai tarp korozijai atsparių lydinių), nikelio ir molibdeno (Ni-Mo) lydiniai (daugiausia tai yra į Hastelloy B seriją, vidaus profesionalūs korozijai atsparių lydinių gamintojai yra Pekino geležies ir plieno tyrimų institutas, Šanchajaus Kangsheng Special Alloy Co., Ltd., Beijing Rongpin Technology Co., Ltd., Baoti Group Rare Metal Materials Co., Ltd. ir tt), nikelio-chromo-molibdeno (Ni-Cr-Mo) lydinys (daugiausia susijęs su Hastelloy C serija, vietiniai profesionalūs korozijai atsparių lydinių gamintojai yra Pekino geležies ir plieno tyrimų institutas, Beijing Rongpin Technology Co., Ltd., Baoti Group Rare Metal Materials Co., Ltd. ir kt.). Tuo pačiu metu grynas nikelis taip pat yra tipiškas nikelio pagrindu pagamintų korozijai atsparių lydinių atstovas. Šie nikelio pagrindu pagaminti korozijai atsparūs lydiniai daugiausia naudojami gaminant detales įvairioms korozijai atsparioms aplinkoms, tokioms kaip nafta, chemijos pramonė, elektros energija ir kt.
Kategorija Nikelio pagrindu pagaminti korozijai atsparūs lydiniai dažniausiai turi austenitinę struktūrą. Kieto tirpalo ir senėjimo apdorojimo būsenoje ant austenito matricos ir lydinio grūdelių ribų yra intermetalinės fazės ir metalų karbonitridai. Įvairūs korozijai atsparūs lydiniai klasifikuojami pagal jų sudėtį ir charakteristikas:
Ni-Cu lydinio atsparumas korozijai yra geresnis nei nikelio redukuojančioje terpėje, o atsparumas korozijai yra geresnis nei vario oksiduojančioje terpėje. Jis atsparus aukštos temperatūros fluoro dujoms, vandenilio fluoridui ir vandenilio fluoridui, kai nėra deguonies ir oksidatoriaus. Geriausia medžiaga rūgštims (žr. Metalo korozija).
Ni-Cr lydinys yra nikelio pagrindu pagamintas karščiui atsparus lydinys; jis daugiausia naudojamas oksiduojančios terpės sąlygomis. Atsparus aukštos temperatūros oksidacijai ir korozijai nuo dujų, kuriose yra sieros, vanadžio ir kitų dujų, jo atsparumas korozijai didėja didėjant chromo kiekiui. Šio tipo lydiniai taip pat turi gerą atsparumą hidroksido (pvz., NaOH, KOH) korozijai ir atsparumą korozijai įtempiams.
Ni-Mo lydinys daugiausia naudojamas vidutinės korozijos mažinimo sąlygomis. Tai geriausias lydinys, atsparus druskos rūgšties korozijai, tačiau esant deguoniui ir oksidantams atsparumas korozijai žymiai sumažės.
Ni-Cr-Mo(W) lydinys turi aukščiau minėto Ni-Cr lydinio ir Ni-Mo lydinio savybes. Daugiausia naudojamas oksidacijos-redukcijos mišrios terpės sąlygomis. Šio tipo lydinys turi gerą atsparumą korozijai aukštos temperatūros vandenilio fluorido dujose, druskos rūgšties ir vandenilio fluorido rūgšties tirpaluose, kuriuose yra deguonies ir oksidantų, ir drėgnose chloro dujose kambario temperatūroje.
Ni-Cr-Mo-Cu lydinys yra atsparus azoto rūgšties ir sieros rūgšties korozijai, taip pat turi gerą atsparumą korozijai kai kuriose oksidacijos ir redukcijos mišriose rūgštyse.
Nikelio pagrindu pagamintas dilimui atsparus lydinys
Pagrindiniai legiravimo elementai yra chromas, molibdenas ir volframas, taip pat nedideli kiekiai niobio, tantalo ir indžio. Be atsparumo dilimui, jis taip pat pasižymi geromis antioksidacinėmis, atsparumo korozijai ir suvirinimo savybėmis. Jis gali būti naudojamas gaminant dilimui atsparias dalis, taip pat gali būti naudojamas kaip dangos medžiaga kitų pagrindinių medžiagų paviršiui padengti dengiant ir purškiant.
Nikelio pagrindo lydinio milteliai apima savaime besiliejančius lydinio miltelius ir savaime nesiliejančius lydinio miltelius.
Savaime nesiliejantys nikelio milteliai – tai nikelio pagrindo lydinio milteliai, kuriuose nėra B, Si arba kurių B ir Si kiekis yra mažas. Šio tipo milteliai plačiai naudojami plazminio lanko purškimo dangose, liepsnos purškimo dangose ir plazmos paviršiaus stiprinimui. Daugiausia apima: Ni-Cr lydinio miltelius, Ni-Cr-Mo lydinio miltelius, Ni-Cr-Fe lydinio miltelius, Ni-Cu lydinio miltelius, Ni-P ir Ni-Cr-P lydinio miltelius, Ni-Cr-Mo-Fe Lydinio milteliai, Ni-Cr-Mo-Si labai atsparūs dilimui lydinio milteliai, Ni-Cr-Fe-Al lydinio milteliai, Ni-Cr-Fe-Al-B-Si lydinio milteliai, Ni-Cr-Si lydinio milteliai, Ni - Cr-W pagrindu pagaminti dilimui ir korozijai atsparūs lydinio milteliai ir kt.
Pridėjus atitinkamą kiekį B ir Si į nikelio lydinio miltelius, susidaro nikelio pagrindo savaime besiliejantys lydinio milteliai. Vadinamieji savaime besiliejantys lydinio milteliai, taip pat žinomi kaip eutektinis lydinys ir kietojo paviršiaus lydinys, yra miltelių serija, gaunama pridedant lydinio elementų (daugiausia boro ir silicio), kurie gali sudaryti žemos lydymosi temperatūros eutektiką nikeliui, kobaltui ir geležiui. - lydiniai. Medžiaga. Dažniausiai naudojami nikelio pagrindu pagaminti savaime besiliejantys lydinio milteliai yra Ni-B-Si lydinio milteliai, Ni-Cr-B-Si lydinio milteliai, Ni-Cr-B-Si-Mo, Ni-Cr-B-Si-Mo-Cu. , Savaime besiliejančio lydinio milteliai, kurių sudėtyje yra molibdeno nikelio, didelio chromo kiekio molibdeno nikelio pagrindo savaime besiliejantys lydinio milteliai, Ni-Cr-WC pagrindu besiliejantys lydinio milteliai, didelio vario savaiminio lipnumo lydinio milteliai, volframo karbido dispersinis nikelis pagrindo savaime išsiliejančio lydinio milteliai Lydinio milteliai ir kt.
Įvairių elementų vaidmuo lydiniuose:
●Boro ir silicio elementų vaidmuo: žymiai sumažina lydinio lydymosi temperatūrą, išplečia kieto-skysčio temperatūros zoną ir suformuoja mažai tirpstančią eutektiką; turi deoksidacijos mažinimo ir šlakų pašalinimo funkcijas; sukietinti ir sustiprinti dangą; pagerinti veiklos proceso našumą.
●Vario elemento vaidmuo: pagerinti atsparumą korozijai neoksiduojančioms rūgštims.
●Chromo elemento vaidmuo: kieto tirpalo stiprinimas ir pasyvinimas; pagerinti atsparumą korozijai ir atsparumą oksidacijai aukštoje temperatūroje; chromo perteklius lengvai sudaro chromo karbido ir chromo borido kietąsias fazes su anglimi ir boru, kad pagerintų lydinio kietumą ir atsparumą dilimui lytis.
●Molibdeno elemento vaidmuo: jo didelis atominis spindulys sukelia didelius kristalinės gardelės iškraipymus po kieto tirpalo, žymiai sustiprina lydinio matricą, pagerina matricos stiprumą aukštoje temperatūroje ir raudoną kietumą; gali iškirpti ir sumažinti tinklinę struktūrą dangoje; pagerina atsparumą dujoms Nikelio pagrindu pagamintų tiksliųjų lydinių atsparumas korozijai ir erozijai.
Įskaitant minkštąjį magnetinį lydinį nikelio pagrindu, tikslumo atsparumo lydinį nikelio pagrindu ir elektroterminį nikelio lydinį ir kt. Dažniausiai naudojamas minkštas magnetinis lydinys yra Permalloy, kuriame yra apie 80 % nikelio. Jis turi didelį maksimalų magnetinį pralaidumą ir pradinį magnetinį pralaidumą bei mažą priverstinę jėgą. Tai svarbi geležies šerdies medžiaga elektronikos pramonėje. Pagrindiniai nikelio pagrindu pagaminto tikslaus atsparumo lydinio legiravimo elementai yra chromas, aliuminis ir varis. Šis lydinys turi didelę varžą, žemą temperatūros atsparumo koeficientą ir gerą atsparumą korozijai ir yra naudojamas rezistorių gamybai. Nikelio pagrindu pagamintas elektrinis šildymo lydinys yra nikelio lydinys, kuriame yra 20% chromo. Jis turi geras antioksidacines ir antikorozines savybes ir gali būti naudojamas ilgą laiką nuo 1000 iki 1100 laipsnių temperatūroje.
Nikelio pagrindo formos atminties lydinys
Nikelio lydinys, kuriame yra 50 (at) % titano. Jo atsigavimo temperatūra yra 70 laipsnių, o formos atminties efektas yra geras. Nedidelis nikelio-titano komponentų proporcijos pokytis gali pakeisti regeneravimo temperatūrą nuo 30 iki 100 laipsnių. Daugiausia iš jo gaminamos erdvėlaiviuose naudojamos automatiškai atsidarančios konstrukcinės dalys, aerokosminėje pramonėje naudojamos savaime sužadinamos tvirtinimo detalės, biomedicinoje naudojami dirbtiniai širdies varikliai ir kt.
