Nimonic75鎳基高溫合金-鍛造工藝
Nimonic75
英國牌號：Nimonic75鎳基高溫合金
美國牌號：UNS N06075
德國牌號：2.4951
Nimonic75(N06075)概述:
Nimonic 75(N06075)鎳基合金是一種鎳鉻合金，鈦和鐵含量極低，具有優(yōu)異的高溫性能。在這種合金中，元素(鉻、鎢、鉬等。)與基體金屬的原子尺寸不同引起基體金屬晶格畸變，能降低合金基體層錯能的元素(如鈷)和元素(鎢、鉬等。)可以減緩基底金屬的擴散速率，以強化基底。
1.沉淀強化:Nimonic 75析出第二相(γ’，γ”，碳化物等。)通過時效處理從過飽和固溶體中析出，使強化合金的γ′相與基體相同，具有面心立方結構。晶格常數與基體相似，與晶體共格。因此，γ相可以在基體中以細小顆粒均勻析出，阻礙位錯運動，產生顯著的強化效果。γ'相是A3B金屬間化合物，A代表鎳和鈷，B代表鋁、鈦、鈮、鉭、釩和鎢，鉻、鉬和鐵可以是A也可以是B，鎳基合金中典型的γ'相是Ni3(Al，Ti)。γ′相的強化效果可以通過以下途徑來增強:
(1)增加γ′相的數量；
(2)使γ′相與基體有適當的失配度，以獲得相干畸變的強化效果；
(3)添加鈮、鉭等元素，增加γ′相的反相疇界能，從而提高其抗位錯切割能力；
(4)添加鈷、鎢、鉬等元素以提高γ′相的強度。γ”相是體心立方結構，其成分為Ni3Nb。由于γ”相與基體的失配度較大，可引起較大程度的共格畸變，使合金獲得較高的屈服強度。但當溫度超過700℃時，強化效果明顯下降。鈷基高溫合金一般不含γ相，而是由碳化物強化。
2.晶界強化:在高溫下，Nimonic 75合金的晶界是薄弱環(huán)節(jié)，添加微量硼、鋯和稀土元素可以提高晶界強度。這是因為稀土元素可以凈化晶界，硼和鋯原子可以填充晶界空位，降低蠕變過程中晶界擴散速率，抑制碳化物在晶界的聚集，促進晶界第二相的球化。此外，在鑄造合金中加入適量的鉿也可以提高晶界的強度和塑性。還可以通過熱處理在晶界或彎曲晶界形成鏈狀碳化物來提高塑性和強度。
Nimonic 75(N06075)鎳基合金的制造工藝及特性：
1.Nimonic 75(N06075)鎳基合金不含或很少含鋁和鈦的高溫合金，一般用電弧爐或非真空感應爐熔煉。鋁、鈦含量高的高溫合金如果在大氣中熔煉，元素燒損不易控制，氣體和夾雜物進入較多，應采用真空熔煉。為了進一步降低夾雜物的含量，改善夾雜物的分布和鑄錠的晶體結構，可以采用熔煉和二次重熔相結合的雙聯工藝。主要冶煉方法有電弧爐、真空感應爐和非真空感應爐。重熔的主要手段是真空自耗爐和電渣爐。
2.低鋁鈦含量(鋁鈦總量小于4.5%)的固溶強化合金及合金鑄錠可鍛造開坯；一般是鋁、鈦含量高的合金擠壓或軋制成坯，然后熱軋成材。有些產品需要進一步冷軋或冷拔。大直徑合金錠或餅需要用水壓機或快鍛水壓機鍛造。
3.目前，合金化程度高、不易變形的合金廣泛用于精密鑄造，如鑄造渦輪葉片和導向葉片。為了減少或消除鑄造合金中垂直于應力軸的晶界和氣孔，近年來發(fā)展了定向結晶技術。在此過程中，晶粒在合金凝固過程中沿一個結晶方向生長，從而獲得平行柱狀晶粒，沒有橫向晶界。實現定向結晶的首要工藝條件是在液相線和固相線之間建立并保持足夠的軸向溫度梯度和良好的軸向散熱條件。另外，為了消除所有的晶界，需要研究單晶葉片的制造技術。
4.粉末冶金工藝主要用于生產沉淀強化和氧化物彌散強化高溫合金。該工藝可使不能變形的鑄造高溫合金普遍獲得塑性甚至超塑性。
5.綜合處理高溫合金的性能與合金的顯微組織密切相關，而顯微組織受金屬熱處理的控制。高溫合金一般需要熱處理。沉淀強化合金通常采用固溶處理和時效處理。固溶強化合金只進行固溶處理。一些合金在時效處理前必須經過一次或兩次中間處理。固溶處理的第一步是使第二相溶入合金基體，使時效處理時γ、碳化物(鈷基合金)等強化相均勻析出，第二步是獲得合適的晶粒尺寸，保證高溫蠕變和持久性能。
6.固溶處理溫度一般為1040 ~ 1220℃。目前廣泛使用的合金在時效前往往要經過1050 ~ 1100℃的處理。中間處理的主要作用是在晶界析出碳化物和γ膜，改善晶界狀態(tài)。同時，有些合金還析出一些顆粒較大的γ相，與時效處理時析出的細小γ相形成合理匹配。時效處理的目的是從過飽和固溶體中均勻析出γ相或碳化物(鈷基合金)，以提高高溫強度。時效處理溫度一般為700 ~ 1000℃。
