镍基合金波纹管是在 1930 年代后期开发的。 镍基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)于1941年在英国生产; 而1940年代中期的美国、1940年代后期的俄罗斯、1950年代中期的中国也相继研制出镍基合金。 镍基合金波纹管的发展包括合金成分的改进和生产技术的创新两个方面。
与1950年代初期一样,真空熔炼技术的发展为高铝、高钛镍基合金的精炼创造了条件,带动了合金强度和服役温度的大幅提高。 1950年代后期,由于涡轮叶片工作温度的提高,要求合金具有更高的高温强度,但当合金强度高时,就很难甚至不可能变形。 因此,采用铸造技术开发出一系列良好的高温强度。 在 1960 年代中期,开发了性能更好的定向结晶和单晶高温合金,以及粉末冶金高温合金。
为了满足船舶和工业燃气轮机的需要,自1960年代以来,开发了多种具有良好的耐热腐蚀性能和稳定的结构的高铬镍基合金。 从1940年代初到1970年代末的大约40年间,镍基合金波纹管的工作温度从700℃提高了1.100℃,平均每年提高10℃左右。 今天,镍基合金波纹管的使用温度可以超过1.100℃。 从上述成分简单的Nimonic75合金到近期开发的MA6000合金,在1.100℃时抗拉强度可达2.220MPa,屈服强度可达192MPa; 其在1.100℃/137MPa条件下的耐久性约为1.000小时,可用于航空发动机叶片。
镍基合金波纹管的特性
镍基合金是高温合金中使用广泛、强度高的材料。 高温合金的名称来源于材料的特性。
包括:
(1)性能优良:在高温下仍能保持较高的强度,具有优良的抗潜变、抗疲劳等机械性能,以及抗氧化、耐腐蚀、良好的塑性和焊接性。
(2)合金的超复合添加:镍基合金常添加十多种合金元素,以提高不同环境下的耐腐蚀性能; 固溶强化或沉淀强化。
(3)工作环境非常恶劣:镍基合金广泛应用于各种恶劣的工作条件,如航天飞行发动机气室的高温高压部件,核能、石油、海洋工业的结构件 , 和耐腐蚀管道。
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