鎳基高溫合金中基體元素的作用

鎳基高溫合金中基體元素的作用
    鎳基高溫合金的基體元素是鎳，鐵基高溫合金的基體元素是鐵.鉆基高溫合金的基體元素是鉆。

由于基體元素鎳、鐵、鉆的基.本屬性不同,因而這三類高溫合金的合金強化特點不同，
   合金的某些特性也不同.主要有以下幾點:
   1、鎳為面心立方結(jié)構(gòu).沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，而鐵、鉆室溫下分別為體心立方和密排六方結(jié)構(gòu)，高溫下為面心立方奧氏體結(jié)構(gòu)。日前，幾乎全部高溫合金的基體都是具有面心立方結(jié)構(gòu)的奧氏體，因為奧氏體比體心立方的鐵素體有更高的高溫強度。是一個含鉻約25%的合金.隨著含鎳址增加，組織從純鐵素體逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榧儕W氏體.其600℃和700℃的蝸變強度逐漸提高，奧氏體的高溫強度較高的原因是它的原子擴(kuò)散能力較小，即自擴(kuò)散激活能較高。  a-Fe(bcc)和γ-Fe(fcc)的自擴(kuò)散激活能分別，為249952和284702J/mol，因此，為了得到直到低溫仍然穩(wěn)定的奧氏體結(jié)構(gòu)，鐵基和鉆基合金中必須加入擴(kuò)大奧氏體的合金元素，此外錳也有一定的擴(kuò)大奧氏體的能力。
   2、鎳具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，在500℃以下幾乎不氧化.常沮下不易受潮氣、水及某些鹽類水溶液的浸蝕。鉆和鐵的抗氧化性能都比鎳差，但鉆的抗熱腐蝕能力比鎳強(由于鉆的硫化物熔點較高及硫在鉆中的擴(kuò)散較慢)。無論鎳基、鐵基或鉆基高溫合金均需加入鉻以改善其抗氧化耐蝕性，但由于鎳、鐵、鉆基體元素特性的差別，一般鎳基合金的抗氧性最佳，而鉆基合金卻有更好的抗熱腐蝕性。
   3、鎳、鐵、鉆的合金化能力不同，鎳具有最好的相穩(wěn)定性.鐵最差(表2-1)，這是最重要的特性。鎳或鎳鉻基體可以固溶更多的合金元素而不生成有害的相，而鐵或鐵鉻鎳基體卻只能固溶較少的合金元未，有強烈的析出各種有害相的傾向。這一特性為改善鎳的各種性能提供了潛在的可能性.而鐵和鉆則受到一定限制。鎳、鐵、鉆的這種特性與其各自的電子結(jié)構(gòu)有關(guān).并且可以從對比它們的二元及多元相圖，例如Ni-Cr-Me, Fe-Cr-Ni-Me及Co-Cr-Me相圖的差別中得到證實。
   4、鎳、鐵的某些物理性能略有差別，鐵的密度最小，但膨脹系數(shù)最大(γ-f - Fe),導(dǎo)熱能力較好。鉆與鎳比較.其導(dǎo)熱性較好，膨脹系數(shù)較低，所以其熱疲勞性能較優(yōu)。鎳、鐵與鉆的上述甚本特性不問，因而它們的合金強化的特點也不同.合金的基本特性也有差異。鎳是一種最佳的基體金屬，使得鎳基高溫合金成為最佳的高溫合金系列。在某些使用條件下，
鉆基合金可以發(fā)揮其優(yōu)勢，例如在耐熱腐蝕及耐熱疲勞性方面。此外.鉆基合金具有比較平坦的應(yīng)力一斷裂時間(溫度)曲線，也就是有較長的使用壽命，所以高溫低應(yīng)力下長期使用的靜態(tài)部件往往用鉆基合金。易析出有害相.使鐵基合金的發(fā)展受到限制。鐵基合金的使用溫度范圍較鎳基和鉆基低。
         
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