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    高溫應用的翹楚 - 鎳基合金

    發表時間:2020-3-30 9:31:55  作者:三圓  來源:三圓  瀏覽量:120

    在元素周期表中,排在第二十八號的是鎳。當它與其它金屬結合使用時,鎳這種既堅硬卻可以變形的金屬會形成有用的合金,比如和鋼結合,非??鼓p并且可以承受很高的溫度。這些特性使鎳基合金在航空航天工業中具有非常特殊有效的應用。

    鎳基合金特性

    在極端高溫下的優秀強度,Waspaloy是航空航天中使用鎳基合金的一個很好的例子,該合金在極端高溫下可以提供強度和可靠性,在高達1600華氏度(大約870攝氏度)的高溫下仍保持良好的結構特性。正是因為Wasaploy具有非常出色的耐高溫特性,因此非常適合在飛機上使用,尤其是在引擎位置,燃燒的噴氣燃料會導致結構零部件長時間處于極端高溫應用狀態。

    耐氧化和耐腐蝕

    鎳基合金中的X-750合金在壓力極高的環境中具有出色的抵抗能力,比如壓力容器、火箭發動機、燃氣輪機等。X-750合金還可以通過與鋁或鈦進行沉淀硬化處理,因此可以承受很高的氧化和腐蝕,這在飛機的許多部件中都很常見。

    惡劣溫度下的低膨脹特性

    Invar36鎳基合金(含36%的鎳),在500華氏度(大約260攝氏度)時具有極低的熱膨脹系數,這使該合金能夠始終如一地保持其形狀和強度。常見的應用包括在航空航天工業中作為復合材料的制造工具,以及用于儲存和運輸液化氣的管道。

    高應力條件下的耐蠕變性

    80A鎳基合金具有非常出色的抗蠕變特性,它在高應力作用下且高達850攝氏度的溫度下仍能保持堅韌的能力,這使其對飛機發動機中渦輪轉子以及內燃機的排氣門的制造極為有用。

    鎳基合金應用

    鎳基合金的最佳用途之一就是在飛機發動機的燃氣輪機中。渦輪機就是一個巨大的旋轉風扇,它受一種能量的驅動并轉化輸出為另一種能量,比如水利發電、風力發電使用的渦輪機,利用自然界中水的勢能和風能轉化為電能。飛機發動機的燃氣渦輪機也是同樣的道理,它通過燃燒加壓的氣體產生使渦輪旋轉所需要的能量,旋轉產生的推力使飛機向前。

    起初飛機發動機的燃氣渦輪機需要頻繁的維護,因為內燃機的高溫會迅速腐蝕鋼合金,后來使用耐熱且耐腐蝕的鎳基合金來解決這一問題,尤其是替換了燃燒室中的不銹鋼合金。在燃燒室中,燃料噴射器釋放出連續加壓的氣體流,盡管通過渦輪的風量很大,但火焰需要持續整個飛行過程,由于這種連續的火焰,燃燒室內必須能夠承受持續的高溫,因此鎳基合金成為了最好的解決方案。

    隨著鎳基合金的大量使用以及應用經驗的增加,向鎳基合金中添加其它金屬,例如鎢和鉬,可以使它更加耐熱;涂覆鋁基涂層可以使鎳基合金具有更大的耐腐蝕性。目前飛機發動機中大量使用的鎳基合金明顯縮短了飛機大修的時間,是航空航天工業中不可缺少的金屬之一。

    鎳基合金緊固件

    以上提到的這些鎳基合金的特性,也自然地體現在鎳基合金材料的緊固件上,鎳基合金的螺栓和螺釘也是因為在高溫下具有高強度和耐腐蝕性而聞名。在鎳基合金的緊固件材料中,通常還包含一定量的鉻、鉬和鐵,這些元素增強了緊固件自身的耐腐蝕性、強度和高溫環境下的穩定性。具有較高的鉻含量有助于提供抗氧化性,鉬的添加增強了抵抗酸性環境的能力。

    在常見的高溫應用緊固件材料中,鉻鎳鐵合金(Inconel)給人一種十足的信賴感,這種信賴感源于它在某些非??量痰膽弥幸廊话l揮重要的作用。鉻鐵鎳合金是多種不同金屬的混合物,不同金屬的不同成分衍生出了很多種不同的鉻鐵鎳合金,在航空航天應用中最常見的就是Inconel718。這類材料的緊固件包含鉻、鐵、鉬、鈮以及少量的鈦和鋁,這些混合的金屬元素使Inconel具有出眾的機械性能、熱穩定性和耐腐蝕性。它可以承受高達1600華氏度(大約870攝氏度)的應用溫度,退火后的拉伸強度為100ksi。

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