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========耐蝕合金高溫合金性能及應(yīng)用領(lǐng)域==========
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高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長(zhǎng)期工作的一類金屬材料，具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能，又被稱為“超合金，”主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域和能源領(lǐng)域。
高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長(zhǎng)期工作的一類金屬材料；并具有較高的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化和抗腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金為單一奧氏體組織，在各種溫度下具有良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性。
基于上述性能特點(diǎn)，且高溫合金的合金化程度較高，又被稱為“超合金”，是廣泛應(yīng)用于航空、航天、石油、化工、艦船的一種重要材料。按基體元素來(lái)分，高溫合金又分為鐵基、鎳基、鈷基等高溫合金。鐵基高溫合金使用溫度一般只能達(dá)到750~780℃，對(duì)于在更高溫度下使用的耐熱部件，則采用鎳基和難熔金屬為基的合金。 鎳基高溫合金在整個(gè)高溫合金領(lǐng)域占有特殊重要的地位，它廣泛地用來(lái)制造航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、各種工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)熱端部件。
1、國(guó)際發(fā)展
從20世紀(jì)30年代后期起，英、德、美等國(guó)就開(kāi)始研究高溫合金。第二次世界大戰(zhàn)期間，為了滿足新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的需要，高溫合金的研究和使用進(jìn)入了蓬勃發(fā)展時(shí)期。40年代初，英國(guó)首先在80Ni-20Cr合金中加入少量鋁和鈦，形成γ相以進(jìn)行強(qiáng)化，研制成種具有較高的高溫強(qiáng)度的鎳基合金。同一時(shí)期，美國(guó)為了適應(yīng)活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)用渦輪增壓器發(fā)展的需要，開(kāi)始用Vitallium鈷基合金制作葉片。
此外，美國(guó)還研制出Inconel鎳基合金，用以制作噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室。以后，冶金學(xué)家為進(jìn)一步提高合金的高溫強(qiáng)度，在鎳基合金中加入鎢、鉬、鈷等元素，增加鋁、鈦含量，研制出一系列牌號(hào)的合金，如英國(guó)的“Nimonic”，美國(guó)的“Mar-M”和“IN”等;在鈷基合金中,加入鎳、鎢等元素，發(fā)展出多種高溫合金，如X-45、HA-188、FSX-414等。由于鈷資源缺乏，鈷基高溫合金發(fā)展受到限制。
40年代，鐵基高溫合金也得到了發(fā)展，50年代出現(xiàn)A-286和Incoloy901等牌號(hào)，但因高溫穩(wěn)定性較差，從60年代以來(lái)發(fā)展較慢。蘇聯(lián)于1950年前后開(kāi)始生產(chǎn)“ЭИ”牌號(hào)的鎳基高溫合金，后來(lái)生產(chǎn)“ЭП”系列變形高溫合金和ЖС系列鑄造高溫合金。70年代美國(guó)還采用新的生產(chǎn)工藝制造出定向結(jié)晶葉片和粉末冶金渦 ，研制出單晶葉片等高溫合金部件，以適應(yīng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪進(jìn)口溫度不斷提高的需要。
發(fā)展至今，國(guó)際市場(chǎng)每年高溫金屬合金消費(fèi)量在30萬(wàn)噸，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域：過(guò)去多年，全球航天業(yè)對(duì)新能源飛機(jī)需求旺盛，目前空客與波音已有超萬(wàn)架此類飛機(jī)等待交付。而精密機(jī)件公司是全球高溫合金復(fù)雜金屬零部件和產(chǎn)品制造的龍頭企業(yè)，也為航空航天、化學(xué)加工、石油和天然氣的冶煉以及污染的防治等行業(yè)提供所需的鎳鈷等高溫合金。精密機(jī)件公司就是波音、空客、勞斯萊斯、龐巴迪等軍工航天企業(yè)的指定零配件制造商 [1] 。
一、耐蝕性能和產(chǎn)品形式
哈氏C-22合金是一種Ni-Cr-Mo合金，它對(duì)點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕斷裂均有極強(qiáng)的抵抗力。Ni、Cr、Mo和W的共同作用，使哈氏C-22合金在較大的氧化和還原性環(huán)境范圍內(nèi)具有優(yōu)異的耐蝕性能。 下表所示可見(jiàn)，哈氏C-22合金在大多數(shù)苛刻的環(huán)境中有突出的耐蝕性能，它對(duì)焊接操作或鍛造操作中晶間碳化物的析出和多元相的產(chǎn)生有抵抗性能。
哈氏C-22合金被廣泛地應(yīng)用于煙氣脫硫系統(tǒng)、紙漿和造紙工業(yè)中的漂白系統(tǒng)、垃圾焚化爐、化工廠、制藥廠和放射性垃圾儲(chǔ)存等工業(yè)領(lǐng)域。 哈氏C-22合金強(qiáng)度高，并且有良好的延展性、焊接性和成形性能，因此在ASME和ASTM標(biāo)準(zhǔn)中都有一致的詳細(xì)敘述。其材料產(chǎn)品形式有板材、帶材、管材、棒材和鍛件等。
四、焊接性能
哈氏C-22合金的焊接性能非常好，它可以很容易地以鎢極氣體保護(hù)焊、金屬極氣體保護(hù)焊、埋弧焊等方法焊接，填料金屬要求有與之相匹配的化學(xué)成分。 五、機(jī)械性能 哈氏C-22合金具有良好的熱加工性能。其退火狀態(tài)室溫下的機(jī)械性能如下表所示，測(cè)試板材厚度范圍4.76mm到50.8mm.
4：Hastelloy C-59 Alloy(哈氏C-59合金)
一、引言
C-59是一種超低碳Ni-Cr-Mo合金，具有優(yōu)異的耐蝕性能和高機(jī)械強(qiáng)度。其性質(zhì)有如下幾條:
1、在氧化性和還原性條件下有廣泛的耐蝕性能；
2、對(duì)點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕有良好的抵抗力，同時(shí)對(duì)氯致應(yīng)力腐蝕斷裂有免疫特性。
3、對(duì)無(wú)機(jī)酸如硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸和硫酸鹽酸混合酸有良好的耐蝕性能；
4、對(duì)含有雜質(zhì)的無(wú)機(jī)酸同樣有良好的耐蝕性能；
5、對(duì)40℃以下任何濃度的鹽酸有良好的耐蝕性能；
6、被許可在-196-450℃之間使用于壓力容器上；
7、被NACE標(biāo)準(zhǔn)MR-01-75 Ⅶ級(jí)許可使用在酸氣環(huán)境下。 (NACE是美國(guó)和印度的電子顧問(wèn)委員會(huì))
應(yīng)用：C-59合金在化工、石油化工、能源和環(huán)保工程等。
1、含氯有機(jī)過(guò)程設(shè)備，尤其是在有鹵族酸性催化劑存在的情況下；
2、紙漿和造紙工業(yè)中的溶解和漂白系統(tǒng)設(shè)備；
3、焚化爐和煙氣脫硫系統(tǒng)的預(yù)熱器、閥門(mén)、葉輪等元件；
4、酸氣處理系統(tǒng)設(shè)備和元件；
5、醋酸和醋酐反應(yīng)器；
6、硫酸冷凝器。
四、物理性能
密度：8.6g/cm3 熔點(diǎn)范圍：1310-1360℃ 磁導(dǎo)率：20℃，(RT)≤1.001 高溫下的物理性能
采用霧化高溫合金粉末，經(jīng)熱等靜壓成型或熱等靜壓后再經(jīng)鍛造成型的生產(chǎn)工藝制造出高溫合金粉末的產(chǎn)品。采用粉末冶金工藝，由于粉末顆粒細(xì)小，冷卻速度快，從而成分均勻，無(wú)宏觀偏析，而且晶粒細(xì)小，熱加工性能好，金屬利用率高，成本低，尤其是合金的屈服強(qiáng)度和疲勞性能有較大的提高。
FGH95粉末冶金高溫合金，650℃拉伸強(qiáng)度1500MPa；1034MPa應(yīng)力下持久壽命大于50小時(shí)，是當(dāng)前在650℃工作條件下強(qiáng)度水平ZUI高的一種盤(pán)件粉末冶金高溫合金。粉末冶金高溫合金可以滿足應(yīng)力水平較高的發(fā)動(dòng)機(jī)的使用要求,是高推重比發(fā)動(dòng)機(jī)渦 、壓氣機(jī)盤(pán)和渦輪擋板等高溫部件的選擇材料。
四、氧化物彌散強(qiáng)化（ODS）合金
是采用獨(dú)特的機(jī)械合金化(MA)工藝，超細(xì)的(小于50nm)在高溫下具有超穩(wěn)定的氧化物彌散強(qiáng)化相均勻地分散于合金基體中，而形成的一種特殊的高溫合金。其合金強(qiáng)度在接近合金本身熔點(diǎn)的條件下仍可維持，具有優(yōu)良的高溫蠕變性能、優(yōu)越的高溫抗氧化性能、抗碳、硫腐蝕性能。
目前已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的主要有三種ODS合金：
MA956合金 在氧化氣氛下使用溫度可達(dá)1350℃，居高溫合金抗氧化、抗碳、硫腐蝕之首位?？捎糜诤娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)襯。
MA754合金 在氧化氣氛下使用溫度可達(dá)1250℃并保持相當(dāng)高的高溫強(qiáng)度、耐中堿玻璃腐蝕?，F(xiàn)已用于制作航空發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向器蓖齒環(huán)和導(dǎo)向葉片。
MA6000合金 在1100℃拉伸強(qiáng)度為222MPa、屈服強(qiáng)度為192MPa；1100℃，1000小時(shí)持久強(qiáng)度為127MPa，居高溫合金之首位，可用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。
