鎳基超合金一種鎳基高溫合金。合金元素主要為鉻(15%~30%),其余為鈷、鐵、鉬、鎢、鈦和鈮,總含量為3%~20%。鉻可保證高溫下的彈性模量,阻止塑性變形;鈦與鋁可以形成Ni3(A1,Ti)彌散相,與基體共格,起強(qiáng)化作用。用于服役中承受高溫(可達(dá)1100℃)和高應(yīng)力的場合,如燃?xì)馔钙降臏u輪盤,葉片等。
鎳基超合金的抗蠕變性能是好的,其工作溫度為850℃,而其熔點(diǎn)為1280℃,就是說,達(dá)到了很高的比值0.72TM如選種材料根硬,很難用通常的方法加工,必須精密澆鑄成最后形狀。常采用失蠟澆鑄的方法:做一個精密的葉片蠟?zāi)G吨迷诤隣畹腁I2O3中,使石蠟熔化留下精密的型腔后澆入鎳基超合金肢體。這種方法制造的葉片很昂貴,一個葉片成本約150英鎊或330美元,其中材料費(fèi)用只10英磅主要是制造費(fèi)用。渦輪盤上有102個葉片,總費(fèi)用就要15,300英鎊。
鎳基超臺金的強(qiáng)化能成功地抑制位錯蠕變,但在850℃下擴(kuò)散蠕變成為主要問題,擴(kuò)散蠕變主要是在高強(qiáng)下,通過后晶界盾動和晶內(nèi)的空位作定向流動衰現(xiàn)出軋解決的辦法是增加晶粒尺寸,甚至可使葉片完全沒有晶界,以避免失效或者使晶粒平行于外力方向排列,要做到這點(diǎn),只有用定向凝固技術(shù)。由于擴(kuò)散距離很大,可以大大減少擴(kuò)散蠕變速率,另外也失去了晶界滑動和晶界上生成空穴的動力。定向凝固合金預(yù)計不久將會使用在民用飛機(jī)上。
鑄造鎳基合金的化學(xué)成分與鍛造合金相類似。雖然鉻的含量較低,鋁的含量較高,對于鍛造合金來說,所形成的主要強(qiáng)化相是γ、碳化物和合金基體。碳化物退化反應(yīng)只在鍛造合金里發(fā)生。TOP相的發(fā)展好象是與化學(xué)成分有關(guān),但是,還有一些其他因素,鑄造合金與鍛造合金是有明顯區(qū)別的。鑄造合金的熱處理比鍛造合金的簡單得多,鑄造合金通常都是從鑄造模子里冷卻下來后,再在760℃時效約半天的功夫,以保證產(chǎn)生足夠的γ。但是為了改善合金的穩(wěn)定性,往往也進(jìn)行均勻化處理,它包括三級或四級鍛造合金型的熱處理,通過這些技術(shù)所獲得的組織。它與鍛造合金的組織顯然有些不同。即使采用固溶處理,往往在合金里仍然保留著有直接從合金的熔融狀態(tài)形成的大的γ相島狀物。