成分性能
鎳基高溫合金應(yīng)用為廣泛。主要原因在于,一是鎳基合金中可以溶解較多合金元素,且能保持較好的組織穩(wěn)定性;二是可以形成共格有序的 A3B型金屬間化合物γ[Ni3(Al,Ti)]相作為強(qiáng)化相,使合金得到有效的強(qiáng)化,獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強(qiáng)度;三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗氧化和抗燃?xì)飧g能力。鎳基合金含有十多種元素,其中Cr主要起抗氧化和抗腐蝕作用,其他元素主要起強(qiáng)化作用。根據(jù)它們的強(qiáng)化作用方式可分為:固溶強(qiáng)化元素,如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等;沉淀強(qiáng)化元素,如鋁、鈦、鈮和鉭;晶界強(qiáng)化元素,如硼、鋯、鎂和稀土元素等。

鎳基高溫合金按強(qiáng)化方式有固溶強(qiáng)化型合金和沉淀強(qiáng)化型合金。

生產(chǎn)工藝
冶煉方面:為了獲得更純凈化的鋼水,減低氣體含量與有害元素含量;同時(shí)由于部分合金中有易氧化元素如Al,Ti等存在,非真空方式冶煉難以控制;更是為了獲得更好的熱塑性,鎳基耐熱合金,通常采用真空感應(yīng)爐熔煉,甚至用真空感應(yīng)冶煉加真空自耗爐或電渣爐重熔方式進(jìn)行生產(chǎn)。

變形方面:采用鍛造、軋制工藝,對于熱塑性差的合金甚至采用擠壓開坯后軋制或用軟鋼(或不銹鋼)包套直接擠壓工藝。變形的目的是為了破碎鑄造組織,優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu)。

鑄造方面:通常用真空感應(yīng)爐熔煉母合金保證成分與控制氣體與雜質(zhì)含量,并用真空重熔-精密鑄造法制成零件。

熱處理方面:變形合金和部分鑄造合金需進(jìn)行熱處理,包括固溶處理、中間處理和時(shí)效處理,以Udmet 500合金為例,它的熱處理制度分為四段:固溶處理,1175℃,2小時(shí),空冷;中間處理,1080℃,4小時(shí),空冷;一次時(shí)效處理,843℃,24小時(shí),空冷;二次時(shí)效處理,760℃,16小時(shí),空冷。以獲得所要求的組織狀態(tài)和良好的綜合性能。

Ni-Cu合金 在還原性介質(zhì)中耐蝕性優(yōu)于鎳,而在氧化性介質(zhì)中耐蝕性又優(yōu)于銅,它在無氧和氧化劑的條件下,是耐高溫氟氣、氟化氫和氫氟酸的好的材料(見金屬腐蝕)。

現(xiàn)代生產(chǎn)鎳的方法主要有火法和濕法兩種。根據(jù)上主要兩類含鎳礦物(含鎳的硫化礦和氧化礦)的不同,冶煉處理方法各異。含鎳硫化礦主要采用火法處理,通過精礦焙燒反射爐(電爐或鼓風(fēng)爐)冶煉銅鎳硫吹煉鎳精礦電解得金屬鎳。氧化礦主要是含鎳紅土礦,其品位低,適于濕法處理;主要方法有氨浸法和硫酸法兩種。氧化礦的火法處理是鎳鐵法。

鎳基精密合金。包括鎳基軟磁合金、鎳基精密電阻合金和鎳基電熱合金等。常用的軟磁合金是含鎳80%左右的玻莫合金,其大磁導(dǎo)率和起始磁導(dǎo)率高,矯頑力低,是電子工業(yè)中重要的鐵芯材料。鎳基精密電阻合金的主要合金元素是鉻、鋁、銅,這種合金具有較高的電阻率、較低的電阻率溫度系數(shù)和良好的耐蝕性,用于制作電阻器。鎳基電熱合金是含鉻20%的鎳合金,具有良好的抗氧化、抗腐蝕性能,可在1000~1100℃溫度下長期使用。