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来源 : www.alloy-east.com   发布时间 : 2019-09-09

粉末冶金高温合金

   用粉末冶金工艺制成的高温合金。这类合金早起源于弥散强化合金。1962年杜邦公司根据二氧化钍在钨中具有弥散强化作用的原理,研制出一种用粉末冶金工艺制成的二氧化钍弥散强化的高温材料,称之为TD镍,从而开始了粉末冶金高温合金的生产。
   粉末冶金高温合金通常按合金强化方式分为弥散强化型和沉淀强化型两类。弥散强化型高温合金是用惰性氧化物来强化的,这种氧化物的物理和化学性能高度稳定,在一般沉淀强化相软化、聚集甚至溶解的温度下,仍保持相当高的强化效果。由于这种惰性氧化物弥散均匀分布才有强化效果,且它与基体合金比重相差悬殊,无法用常规的熔炼工艺来生产,而只能采用粉末冶金方法。弥散强化高温合金除了用内氧化、化学共沉淀、选择性还原等方法制取外,1970年的J.S.本杰明又用机械合金化新工艺制成了用氧化钇弥散强化的高温合金。机械合金化是用金属粉或中间合金粉与氧化物弥散相混合,在球磨机中球磨,使粉末反复焊合、破碎,从而使每一颗粉末成为“显微合金”颗粒。这种新的工艺方法可以制造成分十分复杂的弥散强化高温合金。
   沉淀强化型高温合金,它是为了克服常规熔炼工艺的缺点,提高高温合金的综合性能,并为提高合金利用率而发展起来的。这种粉末冶金高温合金采用预合金化粉末,每个粉末颗粒实际上就是一个“显微钢锭”,合金偏析只能在粉末颗粒的细小范围内发生。因此,与相同成分的铸造合金相比,沉淀强化型高温合金的成分偏析小,初熔温度高,有害相析出的倾向小,提高了合金的综合性能;并且能使本来难于变形的合金成型,减少了切削加工量,提高了合金的利用率。特别是随着高温合金成分日趋复杂、零件尺寸不断增大,这种粉末冶金高温合金显示出更大的优越性。
   高温合金通常含有活泼元素,并且由于粉末颗粒的冷态不可压缩性,合金在整个粉末冶金制造过程中都始终在真空或惰性气体保护之下,而且采用热态成形工艺。为了适应粉末冶金高温合金的发展,一系列先进的粉末冶金技术,如真空或惰性气体雾化法、真空旋转电极法、真空电子束旋转电极法等制粉技术,以及热等静压、热挤压、超塑性等温锻造等成形工艺得到发展。应用新发展的一种快速凝固技术,可使粉末冷却速度达100万度/秒,其初熔温度又比一般粉末进一步提高,因而更有利于提高高温强度。
   粉末冶金新技术的发展不但使一些高温合金扩大了用途,如把原来只能用作燃气轮机叶片的IN-100这种高度合金化的铸造高温合金成功地用粉末冶金法制成涡轮盘,从而大大提高了涡轮盘的高温强度和工作温度,而且还发展了一些高温合金新品种,特别是用机械合金化生产的弥散强化、沉淀强化和固溶强化相结合的高温合金,如MA754、MA6000等。由于综合利用了3种强化效应,合金的强度更加提高,适用温度范围更广,进一步扩大了高温合金的使用领域。


 

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2018-05-11    一般的处理和4J36一样采用三段处理。 均匀化:在加热中,合金串的杂质充分固溶和合金化元素趋于均匀。工件在保护气氛中,加热到830℃保温20min~1h,淬火 回火:在回火过程中能够部分消除由淬火产生的应力。工件加热到315℃,保温1~4h,炉冷。 稳定化时效:使合金的尺寸稳定。工件加热到95℃,保温48h。对于冷加工后的高精度零件,不宜采用高温处理时。可采用下述消除应力稳定化处理:工件加热到315~370℃,保温1~4h。

    零件热处理工艺一般包含以下几个工艺过程,消除应力退火:为消除零件在机械加工后的残存应力度进行消除应力退火:530~550℃,保温1~2h,炉冷 中间退火:为消除合金在冷轧、冷拔、冷冲压过程中引起的加工硬化现象,以利于继续加工。工件加热到830~880℃,保温30min,炉冷或空冷稳定化处理:为获得具有较低的膨胀系数又能使其性能稳定,4J36的过程也是完全相同的。

2019-09-09     高温热锻模是指在高温(超过600度)下使用的锻造模具。这种模具的使用条件十分恶劣,不但要承受高温而且还要承受高的冲击力。现在一般使用的热锻模材料为5CrNiMo 5CrMnMo,H13,3Cr2W8V等钢种,但是这些钢种在使用时,由于承受高温以及大应力,所以这些材料的在温度超过600度时使用情况都不是很好。 
IN718是以Ni为基体,在合金中加入铝,钛以形成金属间化合物进行r’(Ni3AlTi)相沉淀强化。这样就使得该合金具有高温强度高,高温稳定性好,热疲劳性能及冲击韧性优异,特别适合制作热锻模,国外已经大批量使用该合金用作高温模具材料。 
在高温的工作环境下5CrNiMo等普通模具 材料的屈服强度和抗拉强度远低于IN718合金,而且随着温度的升高、使用时间的延长屈服强度和抗拉强度急剧降低。IN718合金在高温下,不仅强度远高于5CrNiMo 合金钢,而且随着温度的升高屈服强度和抗拉强度变化不大,并且IN718合金在使用条件下超过1000小时抗拉强度下降小于5%。而5CrNiMo等常规模具钢材料650度高温下累计接触时间不超过8小时就已经因失效而报废。因此,温度愈高,时间愈长,他们之间的差别愈大。

2018-05-30相变温度 γ"相是该合金的主要强化相,其最高稳定温度是650℃,开始固熔温度为840~870℃,完全固熔温度是950℃,γ′相也是该合金的强化相,但数量少于γ"相,其析出温度是600℃,完全熔解温度是840℃;δ相的开始析出温度是700℃,析出峰温度是940℃,980℃开始熔解,完全熔解温度是1020℃。

 合金标准热处理状态的组织由γ基体、γ′、γ"、δ、NbC相组成。γ"(Ni3Nb)相是主要强化相,为体心四方有序结构的亚稳定相,呈圆盘状在基体中弥散共格析出,在长期时效或长期应用期间,有向δ相转变的趋势,使强度下降。γ′(Ni3(Al、Ti))相的数量次于γ"相,呈球状弥散析出,对合金起一部分强化作用。δ相主要在晶界析出,其形貌与锻造期间的终锻温度有关,终锻温度在900℃,形成针状,在晶界和晶内析出;终锻温度达930℃,δ相呈颗粒状,均匀分布;终锻温度达950℃,δ相呈短棒状,分布于晶界为主;终锻温度达980℃,在晶界析出少量针状δ相,锻件出现持久缺口敏感性。终锻温度达到1020℃或更高,锻件中无δ相析出,晶粒随之粗化,锻件有持久缺口敏感性。锻造过程中,δ相在晶界析出,能起到钉扎作用,阻碍晶粒粗化。

2018-09-06B-2哈氏合金是一种有极低含碳量和含硅量的Ni-Mo合金,它减少了在焊缝及热影响区碳化物和其他相的析出,从而确保即使在焊接状态下也有良好的耐蚀性能。
  众所周知,B-2哈氏合金在各种还原性介质中具有优良的耐腐蚀性能,能耐常压下任何温度,任何浓度盐酸的腐蚀。在不充气的中等浓度的非氧化性硫酸、各种浓度磷酸、高温醋酸、甲酸等有机酸、溴酸以及氯化氢气体中均有优良的耐蚀性能,同时,它也耐卤族催化剂的腐蚀。因此,B-2哈氏合金通常应用于多种苛刻的石油、化工过程,如盐酸的蒸馏,浓缩;乙苯的烷基化和低压羰基合成醋酸等生产工艺过程中。

  但在B-2哈氏合金多年的工业应用中发现:(1)B-2哈氏合金存在对抗晶间腐蚀性能有相当大影响的两个敏化区:1200~1300℃的高温区和550~900℃的中温区;(2)B-2哈氏合金的焊缝金属及热影响区由于枝晶偏析,金属间相和碳化物沿晶界析出,使其对晶间腐蚀敏感性较大;(3)B-2哈氏合金的中温热稳定性较差。当B-2哈氏合金中的铁元素含量降至2%以下时,该合金对β相(即Ni4Mo相,一种有序的金属间化合物)的转变敏感。当合金在650~750℃温度范围内停留时间稍长,β相瞬间生成。β相的存在降低了B-2哈氏合金的韧性,使其对应力腐蚀变得敏感,甚至会造成B-2哈氏合金在原材料生产(如热轧过程中)、设备制造过程中(如B-2哈氏合金设备焊后整体热处理)及B-2哈氏合金设备在服役环境中开裂。现今,我国和世界各国指定的有关B-2哈氏合金抗晶间腐蚀性能的标准试验方法均为常压沸腾盐酸法,评定方法为失重法。由于B-2哈氏合金是抗盐酸腐蚀的合金,因此,常压沸腾盐酸法检验B-2哈氏合金的晶间腐蚀倾向相当不敏感。国内科研机构用高温盐酸法对B-2哈氏合金进行研究发现:B-2哈氏合金的耐蚀性能不仅取决于其化学成分,还取决于其热加工的控制过程。当热加工工艺控制不当时,B-2哈氏合金不仅晶粒长大,而且晶间会析出现高Mo的σ相,此时,B-2哈氏合金的抗晶间腐蚀的性能明显下降,在高温盐酸试验中,粗晶粒板与正常板的晶界浸蚀深度相差约一倍左右。


2018-08-01我们之前推出的特钢报告对整个特钢行业做出了全面的梳理,本篇报告则重点关注高温合金的发展现状和未来,以及下游航空航天核电和军工领域大发展对高温合金带来巨大的需求空间,我国相关的高温合金企业面临巨大的进口替代空间和行业发展空间,对相关标的维持推荐。
我国钢铁产业已经进入成熟阶段,普通大类特钢整体产量也进入峰值区间。2015上半年,中国特钢协会成员单位粗钢产量为6222万吨,同比减少2.91%。其中,普通钢同比减少4.14%,优质钢同比减少1.16%,特殊钢同比减少3.69%。特钢行业当前处于较为低效的运行状态,低端产品相对过剩,而高端产品相对不足。未来特钢行业的重点发展方向仍然是高端非标定制化产品。

高温合金作为工业皇冠上的明珠材料,是特钢领域中最为高端的产品之一。

高温合金材料最初主要应用于航空航天领域,由于其良好的耐高温,耐腐蚀等性能,逐渐被应用到电力,船舰,汽车,冶金,玻璃制造,原子能等工业领域,从而大大的拓展了应用领域。随着高温合金的发展,新型高温合金材料的出现,高温合金的市场需求处于逐步扩大和增长的趋势。从全球范围而言,高温合金年消费量达到28万吨,市场空间超过100亿美元。主要应用在航空航天领域(55%),其次是能源电力领域(20%),再次是机械汽车领域(10%)。而这一需求量随着未来全球高端工业发展将会继续提升。

我国高温合金经过之前的快速发展,当前已经初具万吨左右的规模,未来随着我国国防军工航空航天等领域高端需求快速增长,高温合金面临着巨大的需求增长空间和进口替代空间。近今年来,我国大力推进的大飞机国产化和核电国产化等行业规划将会给高温合金带来巨大的需求空间。谨慎保守估计,未来20年我国每年高温合金的年平均需求量将会达到3.5万吨,需求总量将超过70万吨,其中航空发动机领域25万吨左右,燃气轮机领域12万吨左右,汽车领域21万吨左右,核电领域6万吨左右,市场空间有望继续提升。

2019-01-31硬质合金是将这种或多种难熔金属的碳化物和粘接剂金属,用粉末冶金方法制成的金属材料。
  硬质合金烧结成型就是将粉末压制成坯料,再进烧结炉加热到一定温度(烧结温度),并保持一定的时间(保温时间),然后冷却下来,从而得到所需性能的硬质合金材料。
  硬质合金烧结过程可以分为四个基本阶段:
  1、脱除成形剂及预烧阶段,在这个阶段烧结体发生如下变化:
  成型剂的脱除,烧结初期随着温度的升高,成型剂逐渐分解或汽化,排除出烧结体,与此同时,成型剂或多或少给烧结体增碳,增碳量将随成型剂的种类、数量以及烧结工艺的不同而改变。
  粉末表面氧化物被还原,在烧结温度下,氢可以还原钴和钨的氧化物,若在真空脱除成型剂和烧结时,碳氧反应还不强烈。粉末颗粒间的接触应力逐渐消除,粘结金属粉末开始产生回复和再结晶,表面扩散开始发生,压块强度有所提高。
  2、固相烧结阶段(800℃--共晶温度)
  在出现液相以前的温度下,除了继续进行上一阶段所发生的过程外,固相反应和扩散加剧,塑性流动增强,烧结体出现明显的收缩。
  3、液相烧结阶段(共晶温度--烧结温度)
  当烧结体出现液相以后,收缩很快完成,接着产生结晶转变,形成合金的基本组织和结构。
  4、冷却阶段(烧结温度--室温)
  在这一阶段,合金的组织和相成分随冷却条件的不同而产生某些变化,可以利用这一特点,对硬质合金进行热处理以提高其物理机械性能。

2021-06-01双相不锈钢具有良好的焊接性能,与铁素体不锈钢及奥氏体不锈钢相比,它既不像铁素体不锈钢的焊接热影响区,由于晶粒严重粗化而使塑韧性大幅降低,也不像奥氏体不锈钢那样,对焊接热裂纹比较敏感。
       双相不锈钢由于其特殊的优点,广泛应用于石油化工设备、海水与废水处理设备、输油输气管线、造纸机械等工业领域,近些年来也被研究用于桥梁承重结构领域,具有很好的发展前景。
        “节约型双相钢"经常会出现的焊接性能问题。而焊接标准双相钢并不是一个问题,而且不论采用何种工艺,都有适合这些应用的焊材。从金相的角度来看,焊接2101(1.4162)根本就没有问题,实际上它甚至要比标准级的双相钢更加容易焊接,因为这种材料事实上可以采用乙炔焊工艺来进行焊接,而对于标准双相钢材料而言,始终必须避免使用这种工艺。焊接2101所面临的实际问题是熔池的粘度不同,因此可湿性差了一点。这迫使操作人员在焊接的过程中更加多地使用电弧焊,而这正是问题的所在。尽管可以通过选择超合金化焊材加以弥补,但是我们经常希望选择匹配的焊材。
       在2101中,也存在低温热影响区和高温热影响区中的显微结构之间的热影响区相互作用,比2304、2205或2507更加有利。在以2101进行试验时,也已经发现由于镍含量较低,因此产生了含有较多氮与锰的不同类型的"回火色",而这影响了腐蚀性能。在电弧和熔池中发生的这一成分损失是由于氮与锰的蒸发与熔敷,这对于双相钢等级的材料来说是一个新问题,因此在这次讲课中将作了较多描述。

2021-04-17不锈钢焊管的生产特点 φ219毫米如下不锈钢焊管选用陆续辊式成形基本上与高频直缝焊管类似φ219毫米以上选用压力成形(UOE)或螺旋焊接(见螺旋焊管)。φ4.76毫米如下选用焊后拉拔法生产毛细管。

焊接手法有高频焊、钨电极惰性气体护卫焊(TIG或称氩弧焊)、激光焊、电子束焊等。

高频焊不可以包管焊缝的焊接品质,但焊接速率较高,适用于生产普通布局用及装修用不锈钢焊管。

而绝大无数不锈钢焊管生产选用氩弧焊或氩弧焊与等离子焊连结的组合焊。

装修用不锈钢焊管请求外貌磨抛处分。化工机械、汽锅热交换器用不锈钢焊管请求平坦内焊刺。焊缝构造经固溶处分并需融合焊缝品质监控及无损检验系统。

 

2016-11-19组织
镍基合金的显微组织特点及其发展情况见图3,合金中除奥氏体基体外,还有在基体中弭散分布的g'相,在晶界上的二次碳化物和在凝固时析出的一次碳化物和硼化物等。随着合金化程度的提高,其显微组织的变化有如下趋势:g'相数量逐渐增多,尺寸逐渐增大,并由球状变成立方体,同一合金中出现尺寸和形态不相同的g'相。在铸造合金中还出现在凝固过程中形成的g+g'共晶,晶界析出不连续的颗粒状碳化物并被g'相薄膜所包围,组织的这些变化改善了合金的性能。
现代镍基合金的化学成分十分复杂,合金的饱和度很高,因此要求对每个合金元素(尤其是主要强化元素)的含量严加控制,否则会在使用过程中容易析出有害相,如s、µ相(图4),损害合金的强度和韧性。
在镍基铸造高温合金中发展出了定向结晶涡轮叶片和单晶涡轮叶片(图5)。定向结晶叶片消除了对空洞和裂纹敏感的横向晶界,使全部晶界平行于应力轴方向,从而改善了合金的使用性能。单晶叶片消除了全部晶界,不必加入晶界强化元素,使合金的初熔温度相对升高,从而提高了合金的高温强度,并进一步改善了合金的综合性能。
生产工艺
镍基合金,特别是沉淀强化型合金含有较高的铝、钛等合金元素。通常采用真空感应炉熔炼,并经真空自耗炉或电渣炉重熔。热加工采用锻造、轧制工艺,对于高合金化合金,由于热塑性差,则采用挤压开坯后轧制或用软钢(或不锈钢)包套直接挤压工艺。铸造合金通常用真空感应炉熔炼母合金,并用真空重熔-精密铸造法制成零件。
变形合金和部分铸造合金需进行热处理,包括固溶处理、中间处理和时效处理,以Udmet 500合金为例,它的热处理制度分为四段:固溶处理,1175℃,2小时,空冷;中间处理,1080℃,4小时,空冷;一次时效处理,843℃,24小时,空冷;二次时效处理,760℃,16小时,空冷。以获得所要求的组织状态和良好的综合性能。

2019-06-22高温合金材料在化工、发电、航空及航天、原子反应堆等许多领域都得到日益广泛的应用,其使用温度也在逐年提高。然而,社会的进步为高温合金提出更高的永无止境的要求。
人们现在关心的是,高温合金中的“大哥大”镍基合金在经历了40多年的不断进步之后,是否已经接近其使用7毕竞,基体镍的熔点也只有l453℃。
我们是继续挖掘其潜力,还是寻求别的材料来代替它?目前还难以圆满地回答这些疑问。
虽然铌基、铝基、钨基等高温合金的耐热温度高于镍基高温合金,但由于资源贮量及制造工艺等方面存在的问题使它们难以全面替代镍基合金。
高温陶瓷材料的耐热温度高于镍基合金几百度,用它们制作陶瓷发动机已有成功运行的报道,但目前价格上的巨大差异也使陶瓷发动机至少在近期难以取代高温合金。
因此,近期内镍基高温合金作为发动机心脏的地位是不会动摇的。随着表面处理技术及冷却技术的采用和完善,高温合金的使用温度有望进一步提高,使之伴随着航空及航天飞机向更高、更远的目标前进。
形状记忆合金是一种具有记忆功能的金属材料,这类材料在经历塑性变形后,能在条件下自动恢复其原来形状,具有这样性质的金属材料统称为形状记忆合金。
这类金属材料己在太空天线、管道接头、医学等方面获得了应用,并且发展的势头也十分喜人。

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