Sut mae superalloys nicel yn cael eu gwneud

1.Sut a wneir superalloys nicel?

Mae superalloys nicel yn cael eu cynhyrchu trwy broses aml-gam gymhleth i gyflawni eu priodweddau microstrwythur unigryw a'u perfformiad uchel. Mae'r camau allweddol yn cynnwys:

Alloy yn toddi a castio:
Mae'r elfennau cynradd (nicel, cromiwm, molybdenwm, cobalt, ac ati) yn cael eu toddi mewn ffwrneisi ymsefydlu gwactod (VIF) neu ffwrneisi datgarburiad argon-ocsigen (AOD) i osgoi halogi a sicrhau cyfansoddiad cemegol manwl gywir. Mae toddi gwactod yn hanfodol i leihau mandylledd nwy (ee, o ocsigen neu nitrogen) a chael gwared ar amhureddau fel sylffwr. Ar ôl toddi, mae'r aloi yn cael ei daflu i mewn i ingotau, biledau, neu gydrannau bron i net trwy gastio buddsoddi (a ddefnyddir ar gyfer llafnau tyrbin) neu gastio tywod.

Gweithio poeth:
Mae ingots yn cael eu cynhesu i dymheredd uchel (1,000–1,200 gradd yn aml) a'u siapio trwy ffugio, rholio neu allwthio. Mae'r broses hon yn mireinio'r strwythur grawn, yn lleihau diffygion, ac yn alinio grawn i wella cryfder mecanyddol-yn enwedig ymwrthedd ymgripiol. Mae ffugio yn gyffredin ar gyfer disgiau tyrbin, tra bod rholio yn cynhyrchu cynfasau neu blatiau.

Triniaeth Gwres:
Cam hanfodol i wneud y gorau o ficrostrwythur. Mae triniaethau cyffredin yn cynnwys:

Annealing Datrysiad: Gwresogi'r aloi i 1,000–1,200 gradd i doddi elfennau aloi yn unffurf, yna oeri cyflym (quenching) i'w cloi mewn toddiant solet supersaturated.

Heneiddio (caledu dyodiad): Ailgynhesu i dymheredd is (650–900 gradd) i sbarduno ffurfio gwaddodion rhyngmetallig mân, wedi'u dosbarthu'n gyfartal (ee, '-ni₃ (Al, Ti) neu "-ni₃nb). Mae'r gwaddodion hyn yn blocio symudiad dadleoli, gan gynyddu cryfder yn sylweddol.

Prosesu eilaidd:
Gall camau ychwanegol gynnwys peiriannu (i gyflawni dimensiynau manwl gywir), triniaethau arwyneb (ee, haenau ar gyfer gwell ymwrthedd ocsideiddio, fel haenau aluminid), neu feteleg powdr (ar gyfer aloion datblygedig fel René 95). Mae meteleg powdr yn cynnwys atomizing aloi tawdd i mewn i bowdr mân, yna ei gydgrynhoi o dan bwysedd uchel a thymheredd i greu rhannau sydd bron â net gyda strwythurau grawn unffurf.

Rheoli Ansawdd:
Mae profion trylwyr (ee diffreithiant pelydr-X ar gyfer dadansoddi cyfnod, profion ultrasonic ar gyfer diffygion, a phrofion mecanyddol am gryfder) yn sicrhau bod yr aloi yn cwrdd â manylebau perfformiad.

2. A yw nicel superalloys magnetig?

Mae priodweddau magnetig superalloys nicel yn dibynnu ar eu cyfansoddiad a'u microstrwythur, ond mae'r mwyafrif ynan-fagnetig neu wan magnetigar dymheredd yr ystafell. Dyma pam:

Mae Nickel ei hun yn ferromagnetig (wedi'i ddenu i magnetau) ar dymheredd yr ystafell, ond mae ychwanegu elfennau eraill yn Superalloys yn addasu'r ymddygiad hwn.

Mae cromiwm, molybdenwm, a elfennau aloi niobium-common yn lleihau ferromagnetiaeth trwy darfu ar aliniad parthau magnetig nicel.

Mae llawer o superalloys nicel (ee, Inconel 718, Hastelloy C-276, a Waspaloy) wedi'u cynllunio i fod yn austenitig, strwythur grisial (ciwbig wyneb-ganolog, FCC) sydd yn gynhenid an-fagnetig.

Exceptions exist: Some nickel superalloys with higher iron content or specific heat treatments may exhibit weak magnetism, but this is rare. For example, certain grades with >Efallai y bydd haearn 10% yn dangos ferromagnetiaeth fach, ond mae'n ddibwys o'i gymharu â metelau ferromagnetig fel haearn neu ddur carbon.

Yn ymarferol, mae'r rhan fwyaf o superalloys nicel a ddefnyddir mewn cymwysiadau awyrofod, egni neu gemegol yn anfagnetig, gan eu gwneud yn addas i'w defnyddio mewn offer neu amgylcheddau delweddu cyseiniant magnetig (MRI) lle mae'n rhaid osgoi ymyrraeth magnetig.

3. Beth yw'r gwahanol raddau o superalloys sy'n seiliedig ar nicel?

Mae superalloys sy'n seiliedig ar nicel yn cael eu dosbarthu yn raddau yn seiliedig ar eu cyfansoddiad, eu mecanweithiau cryfhau, a'u cymwysiadau a fwriadwyd. Isod mae graddau allweddol, wedi'u grwpio yn ôl eu prif ddefnydd neu ddiffinio eiddo:

Awyrofod a chryfder tymheredd uchel

Inconel 718: Y superalloy nicel a ddefnyddir fwyaf, sy'n cynnwys ~ 53% Ni, 19% Cr, 5% DS, a 3% Mo. Wedi'i gryfhau gan "waddodion" (Ni₃nb), mae'n cynnig cryfder uchel hyd at 650 gradd (1,200 gradd F) a weldadwyedd rhagorol. Defnyddir mewn disc tyrbin, peiriannau ffastio, a chydrannau a aydd.

Waspaloy: Yn cynnwys ~ 58% Ni, 19% Cr, 13% CO, a 4% Mo. Wedi'i gryfhau gan '(Ni₃ (Al, Ti)) yn gwaddodi, mae'n gwrthsefyll ymgripiad ar 815 gradd (1,500 gradd F) ac fe'i defnyddir mewn llafnau tyrbin nwy a siambrau hylosgi.

René 41: Aloi sy'n cynnwys cobalt (~ 55% Ni, 19% Cr, 11% CO) ag ymwrthedd ocsidiad uchel. A ddefnyddir yn ôl-losgwyr injan jet a chaewyr tymheredd uchel.

Inconel 625: ~ 61% Ni, 21.5% Cr, 9% mo, a 3.6% nb. Yn adnabyddus am wrthwynebiad cyrydiad a chryfder hyd at 980 gradd (1,800 gradd F); a ddefnyddir mewn systemau gwacáu tyrbinau a phrosesu cemegol.

Gwrthiant cyrydiad

Hastelloy C-276: ~ 57% Ni, 16% Cr, 16% mo, a 5% Fe. Yn gwrthsefyll cyrydiad eithafol mewn asidau (sylffwrig, hydroclorig), clorin a dŵr y môr. Fe'i defnyddir mewn adweithyddion cemegol, offer rheoli llygredd, ac offer olew ar y môr.

Inconel 600: ~ 76% Ni, 16% Cr, ac 8% Fe. Yn cynnig ymwrthedd ocsideiddio mewn aer tymheredd uchel ac fe'i defnyddir mewn creiddiau adweithydd niwclear, cyfnewidwyr gwres, a rhannau ffwrnais.

Alloy 20 (Nickel 200/201): ~ 99% Ni (heb fawr o amhureddau yn 201). Yn gwrthsefyll toddiannau costig (ee sodiwm hydrocsid) ac a ddefnyddir mewn tanciau storio cemegol ac offer electroplatio.

Gwrthiant ymgripiol ar dymheredd uwch-uchel

Inconel 738LC: ~ 61% Ni, 16% Cr, 8.5% CO, a 3.4% Al. Wedi'i gynllunio ar gyfer llafnau tyrbinau nwy, gyda gwrthiant ymgripiad hyd at 900 gradd (1,650 gradd F).

CMSX-4: Superalloy un grisial (~ 61% Ni, 10% Cr, 9% CO) a ddefnyddir mewn llafnau tyrbin. Mae ei strwythur un grisial yn dileu ffiniau grawn, gan leihau ymgripiad a gwella perfformiad tymheredd uchel uwchlaw 1,000 gradd (1,830 gradd F).

Graddau weldadwy ac amlbwrpas

Inconel 825: ~ 42% Ni, 21.5% Cr, 30% Fe, a 2.2% Cu. Yn cydbwyso ymwrthedd cyrydiad (i asid sylffwrig, dŵr y môr) a weldadwyedd. A ddefnyddir mewn tiwbiau olew yn dda a chyfnewidwyr gwres.

Monel 400: Aloi nicel-copr (~ 67% Ni, 30% Cu) gydag ymwrthedd rhagorol i ddŵr y môr ac asid hydrofluorig. Er nad yw bob amser yn cael ei ddosbarthu fel "superalloy" mewn termau llym, mae'n aml yn cael ei grwpio gyda nhw ar gyfer ymwrthedd cyrydiad perfformiad uchel.

Mae pob gradd wedi'i pheiriannu ar gyfer amodau penodol, gydag amrywiadau mewn elfennau aloi (ee, alwminiwm ar gyfer 'cryfhau, molybdenwm ar gyfer ymwrthedd cyrydiad) gan deilwra eu heiddo i gymwysiadau arbenigol.