니켈 기반 합금은 가장 높은 고온 강도를 가진 가장 널리 사용되는 초합금입니다.
주된 이유는 다음과 같습니다:
- 니켈 기반 합금에 더 많은 합금 원소를 용해시킬 수 있으며 구조 안정성을 유지할 수 있습니다.
- 일관된 정렬 된 A3B 금속 간 화합물 γ'[Ni3 (Al, Ti)] 상은 강화 상으로 형성 될 수 있으므로 합금이 효과적으로 강화 될 수 있으며 고온 강도는 철 및 코발트 기반 초합금보다 높습니다.
- 3. 크롬 함유 니켈 기반 합금은 철 기반 초합금보다 내산화성 및 가스 내식성이 우수합니다.
니켈 기반 합금에는 10가지 이상의 원소가 포함되어 있으며, 그 중 Cr은 주로 산화 방지 및 부식 방지 역할을 하고 다른 원소는 주로 강화 역할을 합니다.
그들의 강화 작용 모드에 따르면 텅스텐, 몰리브덴, 코발트, 크롬 및 바나듐과 같은 고용체 강화 요소로 나눌 수 있습니다;
알루미늄, 티타늄, 니오븀, 탄탈륨과 같은 강수량 강화 원소; 붕소, 지르코늄, 마그네슘 및 희토류 원소와 같은 입자 경계 강화 원소.
니켈 기반 초합금은 강화 방법에 따라 고용체 강화 합금과 침전 강화 합금이 있습니다.
" 고체 용액 강화 합금
특정 고온 강도, 우수한 내 산화성, 내열 내식성, 내한성, 내열 피로 성능, 우수한 가소성 및 용접성을 가지고 있으며 가스 터빈의 연소실과 같이 작동 온도가 높고 응력이 적은 부품을 제조하는 데 사용할 수 있습니다.
" 강수량 강화 합금
일반적으로 고용체 강화, 침전 강화 및 입계 강화의 세 가지 강화 방법이 통합되어있어 고온 크리프 강도, 피로 저항성, 내 산화성 및 열 내식성이 우수하며 가스터빈의 터빈 블레이드 및 터빈 디스크와 같이 고온에서 응력이 높은 부품을 만드는 데 사용할 수 있습니다.
니켈계 합금은 650~1000℃에서 고강도 및 내산화성을 가지고 있습니다. 주요 특성에 따라 니켈 기반 내열 합금, 니켈 기반 내식성 합금, 니켈 기반 내마모성 합금, 니켈 기반 정밀 합금 및 니켈 기반 형상 기억 합금으로 세분화됩니다.
" 니켈 기반 내식성 합금
주요 합금 원소는 구리, 크롬 및 몰리브덴입니다. 종합적인 특성이 우수하고 다양한 산 부식 및 응력 부식을 견딜 수 있습니다. 가장 초기의 응용 분야는 모넬 합금 (모넬 합금 Ni 70 Cu30)으로도 알려진 니켈 구리 (Ni-Cu) 합금입니다. 또한 니켈-크롬 (Ni-Cr) 합금, 니켈-몰리브덴 (Ni-Mo) 합금 (주로 하스텔로이 B 시리즈), 니켈-크롬 몰리브덴(Ni-Cr-Mo) 합금(주로 하스텔로이 C 시리즈를 지칭) 등입니다. 동시에 순수 니켈은 니켈 기반 내식성 합금의 대표적인 대표적인 소재이기도 합니다. 이러한 니켈 기반 내식성 합금은 주로 석유, 화학 및 전력과 같은 다양한 내식성 환경을위한 부품 제조에 사용됩니다.
니켈 기반 내식성 합금은 대부분 오스테나이트 구조를 가지고 있습니다. 고용체 및 노화 처리 상태에서는 합금의 오스테나이트 매트릭스 및 결정립 경계에 금속 간 상과 금속 탄소 질화물이 존재하며, 다양한 내식성 합금은 조성별로 분류되며 그 특성은 다음과 같습니다:
Ni-Cu 합금은 환원 매체에서 니켈보다 내식성이 우수하고 산화 매체에서 구리보다 내식성이 우수하며 산소와 산화제가없는 상태에서 고온 불소 가스, 불화 수소 및 불산에 저항하는 최고의 재료입니다.
Ni-Cr 합금은 니켈 기반의 내열 합금으로 주로 산화 매체 조건에서 사용됩니다. 황과 바나듐을 함유한 가스의 고온 산화 및 부식에 강하며 크롬 함량이 증가함에 따라 내식성이 증가합니다. 이러한 종류의 합금은 또한 수산화물 (예 : NaOH, KOH) 부식에 대한 내성 및 응력 내식성이 우수합니다.
Ni-Mo 합금은 주로 환원 매체에 의한 부식 조건에서 사용됩니다. 염산 부식에 가장 잘 견디는 합금 중 하나이지만 호기성 및 산화제가 있으면 내식성이 현저히 감소합니다.
Ni-cr-mo (W) 합금은 위의 Ni-Cr 합금과 Ni-Mo 합금의 특성을 가지고 있습니다. 주로 혼합 매체를 산화 및 환원하는 조건에서 사용됩니다. 이러한 종류의 합금은 고온 불화수소 가스, 산소와 산화제를 포함하는 염산 및 불산 용액, 상온의 습식 염소 가스에서 우수한 내식성을 가지고 있습니다.
Ni-Cr-Mo-Cu 합금은 질산 및 황산 부식에 모두 저항하는 능력이 있으며 일부 산화 환원 혼합 산에서도 우수한 내식성을 가지고 있습니다.
응용 분야
니켈 기반 초합금은 다음과 같은 다양한 분야에서 사용됩니다:
1. 바다: 해양 환경, 해수 담수화, 양식업, 해수 열교환 등의 해양 구조물.
2, 환경 보호 : 연도 가스 탈황 장비의 화력 발전, 폐수 처리.
3. 에너지 분야: 원자력 발전, 석탄 종합 활용, 조력 발전 등 3.
4. 석유화학 분야: 정유, 화학 장비 등 4.
5. 식품 분야: 소금 생산, 간장 양조 등 5.
" 니켈 기반 내마모성 합금
주요 합금 원소는 크롬, 몰리브덴, 텅스텐이지만 소량의 니오븀, 탄탈륨 및 인듐도 포함되어 있습니다. 내마모성 외에도 내 산화성, 내식성, 용접 성능이 우수합니다. 표면 용접 및 스프레이 공정을 통해 다른 모재 표면에 코팅 할 수있는 코팅 재료로 사용할 수 있습니다.
니켈 베이스 파우더에는 자가 융해 합금 분말과 비자가 융해 합금 분말이 포함됩니다.
비자가 플럭싱 니켈 기반 분말은 B, Si 또는 B를 포함하지 않는 니켈 기반 합금 분말을 말하며, Si 함량이 낮습니다. 이러한 종류의 분말은 플라즈마 아크 스프레이 코팅, 화염 스프레이 코팅 및 플라즈마 표면 강화에 널리 사용됩니다. 그것은 주로 다음을 포함합니다 : Ni-Cr 합금 분말, Ni-Cr-Mo 합금 분말, Ni-Cr-Fe 합금 분말, Ni-Cu 합금 분말, Ni-P 및 Ni-Cr-P 합금 분말, Ni-Cr-Mo-Fe 합금 분말, Ni-Cr-Mo-Si 고 내마모성 합금 분말, Ni-Cr-Fe-Al 합금 분말, N i-Cr-Fe-Al-B-Si 합금 분말, Ni-Cr-Si 합금 분말, Ni-Cr-W 기반 내마모 합금 분말 등.
니켈 베이스 자체 플럭싱 합금 분말은 니켈 합금 분말에 적절한 양의 B와 Si를 첨가하여 형성되었습니다. 소위 자체 용융 합금 분말은 저융점 합금, 경질 표면 합금이라고도 하며, 이는 니켈, 코발트 및 철 기반 합금에 저융점 공융 합금 원소(주로 붕소 및 실리콘)를 첨가하여 형성된 일련의 분말 재료입니다. 일반적으로 사용되는 니켈 기반 자체 플럭싱 합금 분말은 Ni-B-Si 합금 분말, Ni-Cr-B-Si-Mo, Ni-Cr-B-Si-Mo-Cu, 고 몰리브덴 니켈 기반 자체 플럭싱 합금 분말, 고 크롬 몰리브덴 니켈 기반 자체 플럭싱 합금 분말, Ni-Cr-W-C 기반 자체 플럭싱 합금 분말, 높은 구리 자체 플럭싱 합금 분말 금 분말, 텅스텐 카바이드 분산 형 니켈 기반 자체 플럭싱 합금 분말 등입니다.
합금에서 다양한 원소의 역할:
붕소 및 실리콘 원소의 역할 : 합금의 융점을 크게 줄이고 고액상 온도 영역을 확장하며 저 융점 공융을 형성합니다. 탈산 감소 및 슬래 깅 기능; 코팅의 경화 및 강화; 운영 공정 성능 향상
구리 원소의 역할: 비산화성 산에 대한 내식성 향상
크롬 원소의 역할 : 고용체 강화, 패시베이션; 내식성 및 고온 내 산화성 향상; 과잉 크롬은 탄소 및 붕소와 함께 크롬 카바이드 및 붕화 크롬의 경상을 형성하기 쉬워 합금의 경도와 내마모성을 향상시킵니다.
몰리브덴 원소의 역할 : 원자 반경이 크고, 용액 후 결정 격자가 왜곡되고, 합금 매트릭스를 크게 강화하고, 매트릭스의 고온 강도 및 적색 경도를 향상시킵니다. 코팅의 망상 조직을 차단하고 줄일 수 있습니다. 캐비테이션 및 침식에 대한 내성을 향상시킬 수 있습니다.
" 니켈 기반 정밀 합금
니켈 기반 연자성 합금, 니켈 기반 정밀 저항 합금 및 니켈 기반 전기 가열 합금을 포함합니다. 가장 일반적으로 사용되는 연자성 합금은 약 80% 니켈 퍼멀로이이며, 최대 투자율과 초기 투자율이 높고 보자력이 낮으며 전자 산업에서 중요한 핵심 재료입니다. 니켈 기반 정밀 저항 합금의 주요 합금 원소는 크롬, 알루미늄 및 구리입니다. 이 합금은 저항률이 높고 저항 온도 계수가 낮으며 내식성이 우수하여 저항기를 만드는 데 사용됩니다. 니켈 기반 전열 합금은 내 산화성과 내식성이 우수한 20% 크롬 니켈 합금으로 1000~1100℃에서 장시간 사용할 수 있습니다.
" 니켈 기반 메모리 합금
50(at)% 티타늄을 함유한 니켈 합금. 회수 온도는 70 ℃이며 형상 기억 효과가 좋습니다. 니켈-티타늄 성분의 비율을 조금만 변경하면 회수 온도가 30 ~ 100 ℃ 범위에서 변경 될 수 있습니다. 우주선에 사용되는 자동 개방 구조 부품, 항공 우주 산업에 사용되는 자체 자극 패스너, 생물 의학에 사용되는 인공 심장 모터 등의 제조에 널리 사용됩니다.
조직
오스테 나이트 매트릭스 외에도 매트릭스에 분산 된 γ' 상, 입자 경계에 2 차 탄화물, 응고 중에 침전 된 1 차 탄화물 및 붕화물이 있습니다. 합금화 정도가 증가함에 따라 미세 구조 변화는 다음과 같은 추세를 가지고 있습니다 : γ '상 수가 점차 증가하고, 크기가 점차 증가하고, γ '상 크기가 입방체가되고, 동일한 합금의 크기와 모양이 다른 γ '상이 나타납니다. 주조 합금에서 γ + γ' 공융은 응고 과정에서 형성되며, 입자 경계는 불연속 입상 탄화물을 침전시키고 γ' 상 박막으로 둘러싸여 있습니다. 이러한 미세 구조의 변화는 합금의 특성을 향상시킵니다.
현대 니켈 기반 합금의 화학적 조성은 매우 복잡하고 합금의 포화도가 매우 높기 때문에 각 합금 원소 (특히 주요 강화 원소)의 함량을 엄격하게 제어해야하며, 그렇지 않으면 σ, µ 상과 같은 사용 중에 유해한 상이 침전되기 쉽고 합금의 강도와 인성을 손상시킬 수 있습니다. 방향성 결정 터빈 블레이드와 단결정 터빈 블레이드는 니켈 기반 주조 초합금으로 개발되었습니다.
방향성 결정 블레이드는 구멍과 균열에 민감한 가로 입자 경계를 제거하고 모든 입자 경계를 응력 축의 방향과 평행하게 만들어 합금의 서비스 성능을 향상시킵니다. 단결정 블레이드는 모든 입자 경계를 제거하고 입자 경계 강화 요소를 추가 할 필요가 없으므로 합금의 초기 용융 온도가 상대적으로 증가하여 합금의 고온 강도를 향상시키고 합금의 포괄적 인 특성을 더욱 향상시킵니다.
생산 기술
니켈 기반 합금, 특히 침전 강화 합금은 알루미늄 및 티타늄과 같은 고합금 원소를 포함합니다. 일반적으로 진공 유도 용광로에서 용융되고 진공 소모로 또는 전기 슬래그로에서 재용융됩니다. 열가소성이 좋지 않아 단조, 압연 공정을 사용한 열간 가공, 고 합금 합금의 경우 압연 후 압출을 사용하거나 연강 (또는 스테인리스 강) 칼집 직접 압출 공정을 사용합니다. 주조 합금은 일반적으로 진공 유도 용광로에 의해 용융되며 부품은 진공 재용해 및 정밀 주조로 만들어집니다.
변형 합금과 주조 합금의 일부는 용액 처리, 중간 처리 및 노화 처리를 포함한 열처리가 필요하며, Udmet 500 합금을 예로 들어 열처리 시스템은 용액 처리, 1175 ℃, 2 시간, 공냉; 중간 처리, 1080 ℃, 4 시간, 공냉; 일회성 노화 처리, 843 ℃, 24 시간, 공냉; 2 차 노화 처리, 760 ℃, 16 시간, 공냉의 4 단계로 나뉩니다. 필요한 조직 상태와 우수한 종합 성능을 얻기 위해.
당사는 고성능 니켈 기반 초합금을 생산합니다. 이러한 요구사항이 있으시면 당사에 문의하시기 바랍니다.
