超級合金應(yīng)用

超級合金具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐蝕、高熱穩(wěn)定性和良好的可加工性，廣泛用于航空、航天、汽車、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、石化、煤化工和高溫等工業(yè)領(lǐng)域。

越來越多的研究表明，超級合金可以滿足日臻發(fā)展的各種工業(yè)、醫(yī)學(xué)、體育事業(yè)等對高性能材料的要求，從而成為鉬冶金學(xué)者和研發(fā)人員關(guān)注的熱點(diǎn)。

據(jù)世界金屬統(tǒng)計(jì)報(bào)導(dǎo)，世界工業(yè)發(fā)達(dá)國家對超級合金的需求呈增長態(tài)勢。2000 年，美國超級合金消費(fèi)鉬1 880t ，2001 年消費(fèi)鉬2229 t ，2002 年消費(fèi)鉬1880t，2003 年消費(fèi)鉬1870t ，年平均消費(fèi)量約占鉬總消費(fèi)量的8 %～12 %。

鉬基超級合金主要應(yīng)用在高溫領(lǐng)域，各類鉬錸合金消費(fèi)約占鉬總消費(fèi)量的0. 7 %～1. 0 %。

超級合金是鉬的重要終端產(chǎn)品之一。超級合金(Super Alloys) 通常包括：含鉬等難熔金屬的鈦基合金、鎳基合金、鈷基合金和鐵基合金等。有人也把鉬基合金歸為超級合金。

關(guān)西電力公司與名古屋大學(xué)、日立制作所開發(fā)了一種新型燃?xì)鉁u輪機(jī)葉片用鎳基單結(jié)晶超級合金，該材料的耐高溫?cái)?shù)值創(chuàng)下了全球最高紀(jì)錄為1400℃，發(fā)電時多用于1300℃左右。如果使用新型合金就可以耐得住1500℃以上的高溫，因此可以提高渦輪入口處的溫度，提高熱效率。為了制作出耐高溫、高強(qiáng)度及抗腐蝕性的合金，名古屋大學(xué)在全球首次將分析物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的“分子軌道法”應(yīng)用到合金的設(shè)計(jì)中，對各種金屬元素的組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過以鎳為基礎(chǔ)修改鈷、鉻、鎢、鋁、鈦、鉭、鋏、鉿等合金元素的構(gòu)成比率，開發(fā)出了最佳的合金材料。如果將這一超級合金用于燃?xì)鉁u輪葉片，可以在大幅度超過1300℃的燃燒溫度下，實(shí)現(xiàn)1500℃燃燒。由此，可以將發(fā)電效率（最高發(fā)熱量標(biāo)準(zhǔn)）由最高的49%提高到55%，并將基于燃料費(fèi)的發(fā)電成本減少約11%左右。如果將利用率設(shè)定為50%，推算60萬KW級火力發(fā)電所每單元發(fā)電，金額上每年可以節(jié)省10億日元左右、CO2排放量較以前減少約11%，每年可以減少10萬噸左右。

超級合金鈦基合金

James A.Davidson等研制出一系列新型鈦鉬鉿鈦基合金。該合金含鉬5%～ 11%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)鉿6%～ 15%、鈦、鉻和硅至少一種，含量2%～ 3%，氧、氮、氫和碳為痕量，其余為鈦。上述組分的鈦基合金顯示高強(qiáng)度、高硬度、低彈性模量、高耐蝕和硬化的表面，可熱加工也可以冷加工。

在鈦基合金中之所以要加鉬，是因?yàn)橐粍t加鉬可有效地降低合金的彈性模量，加6%的鉬與加16%的鈮效果等同。此外加鉬可以明顯提高鈦基合金的耐蝕性能，特別是在還原酸環(huán)境下和低pH環(huán)境下尤其有效。因?yàn)榭僧a(chǎn)生鈍氧化鉬薄膜。鋯也可以提高合金的耐蝕性，但不如鉿好，鉿、鉬匹配則更好。

這種新型鈦鉬鉿合金特別用于醫(yī)學(xué)植入物和醫(yī)療設(shè)備。如牙種植入物、骨內(nèi)植入物、骨膜內(nèi)種植體、內(nèi)膜植體、永久性植入物、頜骨膜種植物、血管脈管植入物、動脈夾、脈腔過濾器、瓣環(huán)、心閥、人工心臟、室肌裝置、盤管和骨夾片等等。在非醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛用作石油鉆探設(shè)備、高爾夫球桿、各類扣件等等。

超級合金鎳基合金

鎳基合金是最重要、最常用的超級合金。早在20世紀(jì)中葉就廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)和化工工業(yè)領(lǐng)域。鉬能明顯提高鎳的耐蝕性和機(jī)械性能，特別是在還原酸類中，如在醋酸、鹽酸或磷酸中特別耐蝕。但為了進(jìn)一步提高鎳基合金的耐蝕性和合金的熱穩(wěn)定性，要加鉬20%～ 25%(原子分?jǐn)?shù)，下同)。長期以來，在鎳中加鉬增至19%時，作業(yè)十分困難，且這種鎳鉬合金幾乎不能加工成商業(yè)上可以利用的型材(厚板、薄板和管材)。Haynes國際公司的研發(fā)人員經(jīng)過多年的努力研發(fā)出一種高鉬、幾乎不含銅的新型鎳基合金。

新型鎳基合金的制法是，將上述合金元素鑄成電極，再將電極電渣重熔成錠，使合金錠熱鍛成板鋼、熱軋成中厚板材、最后冷軋成薄板。新型鎳基合金的熱穩(wěn)定性、強(qiáng)度、硬度、耐蝕性較現(xiàn)用鎳基合金性能明顯改善。廣泛用于制造化工設(shè)備、管材和閥門等，是一種優(yōu)質(zhì)、高級合金新材料。

超級合金鐵基合金

鐵基合金通常含鉬6%～ 10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、它高耐蝕、高溫下強(qiáng)度高、高硬度，廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域，如汽車、船舶、軍事工業(yè)等。眾所周知，由于對生態(tài)環(huán)境保護(hù)日趨重要，對汽車等廢氣排放的法規(guī)越來越苛刻，從而要求發(fā)動機(jī)，特別是大型柴油發(fā)動機(jī)作業(yè)溫度高，很高的燃燒壓力，未來的柴油發(fā)動機(jī)要強(qiáng)行執(zhí)行廢氣循環(huán)作業(yè)(即采用EGR作業(yè))。因此對發(fā)動機(jī)的某些部件，如閥座墊片(valve seat inserts)耐高溫、耐高壓、耐腐蝕。L.E.Junes公司推出一種新型鐵基合金。該合金含硼0.005%～ 0.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，碳1.2%～ 1.8%、釩0.7%～ 1.5%、鉻7%～ 11%、鈮1.0%～ 3.5%、鉬6%～ 11%、其余為鐵。鈮可被鈦、鋯、鉿和鉭取代。

超級合金鉬基合金

鉬基合金在高溫下顯示高強(qiáng)度和十分穩(wěn)定的力學(xué)性能，廣泛用于高溫工業(yè)領(lǐng)域。如高溫加熱元件、輻射加熱屏蔽、感受爐感應(yīng)環(huán)、旋轉(zhuǎn)X-射線陰極、玻璃熔煉爐電極、燒結(jié)用抗蠕變舟、高溫彈簧、高強(qiáng)度增強(qiáng)纖維、高強(qiáng)度彈道管、流道濺射涂層、積成線路涂層和高檔汽車活塞環(huán)涂層等。由于鉬基合金優(yōu)異的高溫?zé)嵝阅?，其價格比其他難熔金屬，如鉭、鈮和鎢要便宜得多。因此研制性能更好的鉬基合金更受業(yè)界人士的關(guān)注。近年來美國能源部的研發(fā)人員研發(fā)出幾種新型鉬錸合金產(chǎn)。

一般地，在銅鉬分離工藝中，最大的難題是銅礦物與鉬礦物的，一是因?yàn)殂~礦物與鉬礦物緊密連生，需要再，二是因?yàn)殂~礦物與鉬礦物的可浮性較近。造成的后果是硫化鈉用量大,還有是鉬精礦中含銅較高,正因?yàn)槿绱?所以在鉬精礦產(chǎn)品質(zhì)量國標(biāo)中，單一鉬礦產(chǎn)的鉬精礦和銅鉬礦石副產(chǎn)的鉬精礦中含銅等雜質(zhì)元素的要求是不一樣的。從銅精礦中回收的鉬精礦一般地含銅德興銅礦產(chǎn)的鉬精礦含銅一般為1%～ ，有時更高。對于本礦樣而言，鉬精礦含銅低的原因是鉬礦物主要與脈石礦物連生，與金屬礦物關(guān)系不密切。 解讀詞條背后的知識 上海隆繼金屬進(jìn)口材料 上海隆繼金屬制品有限公司官方帳號

鎳基超級合金718（Inconel 718）性能介紹

鉻鎳鐵合金718主要特征：Inconel 718極耐氯和硫基應(yīng)力腐蝕開裂耐高溫和耐水性腐蝕機(jī)械強(qiáng)度高優(yōu)越的焊接性能Inconel 718工業(yè)術(shù)語：UNS N07718，Nicrofer 5219，Alvac 718，Haynes 718，Altemp 718，Nickel ...

超級不銹鋼和高鎳耐蝕合金都是發(fā)展比較快、應(yīng)用前景比較廣闊的新型材料。本書對超級不銹鋼、鐵鎳基耐蝕合金、鎳基耐蝕合金三大類型的材料，簡明介紹基礎(chǔ)知識，系統(tǒng)闡述各種具體材料牌號的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、耐蝕性能、力學(xué)和其他性能以及應(yīng)用簡況。這是讀者進(jìn)行材料的研究、設(shè)計(jì)、教學(xué)、生產(chǎn)、應(yīng)用中不可多得的參考資料。

第一篇 超級不銹鋼

1 超級鐵素體不銹鋼

1.1 鐵素體不銹鋼的發(fā)展和超級鐵素體不銹鋼

1.2 Fe-Cr合金相圖，鐵素體和超級鐵素體不銹鋼的析出相及其對鋼性能的影響

1.2.1 Fe-Cr合金相圖

1.2.2 鐵素體和超級鐵素體不銹鋼的析出相及其對鋼性能的影響

1.2.2.1 碳化物和氮化物

1.2.2.2 δ（γ）相

1.2.2.3 α’相

1.3 合金元素對鐵素體和超級鐵素體不銹鋼組織和性能的影響

1.3.1 鉻和鉬

1.3.2 鎳

1.3.3 碳和氮

1.3.4 鈦和鈮

1.4 超級鐵素體不銹鋼的牌號、化學(xué)成分、組織和性能及應(yīng)用

1.4.1 00Cr25Ni4M04（Ti，Nb）（MONIT）

1.4.1.1 化學(xué)成分和組織特點(diǎn)

1.4.1.2 力學(xué)性能

1.4.1.3 耐腐蝕性能

1.4.1.4 冷、熱加工性能

1.4.1.5 焊接性能

1.4.1.6 熱處理工藝

1.4.1.7 物理性能

1.4.1.8 應(yīng)用

1.4.2 00Cr28Ni4Mo2（Nb）（Cronifer2803）

1.4.2.1 化學(xué)成分和組織特點(diǎn)

1.4.2.2 力學(xué)性能

1.4.2.3 耐腐蝕性能

1.4.2.4 冷、熱加工性能

1.4.2.5 焊接性能

1.4.2.6 熱處理工藝

1.4.2.7 物理性能

1.4.2.8 應(yīng)用

1.4.3 00Cr29M04Ni2（AL29-4-2）

1.4.3.1 化學(xué)成分和組織特點(diǎn)

1.4.3.2 力學(xué)性能

1.4.3.3 耐腐蝕性能

1.4.3.4 冷、熱加工性能

1.4.3.5 焊接性能

1.4.3.6 熱處理工藝

1.4.3.7 物理性能

1.4.3.8 應(yīng)用

1.4.4 高純Cr30Mo2（SHOMAC）和00Cr30Mo2TiNb（NSS447M1）

1.4.4.1 化學(xué)成分和組織特點(diǎn)

1.4.4.2 力學(xué)性能

1.4.4.3 耐腐蝕性能

1.4.4.4 冷、熱加工性能

1.4.4.5 焊接性能

1.4.4.6 熱處理工藝

1.4.4.7 物理性能

1.4.4.8 應(yīng)用

1.4.5 00Cr29M04TiNb（AL29-4C）

1.4.5.1 化學(xué)成分和組織特點(diǎn)

1.4.5.2 力學(xué)性能

1.4.5.3 耐腐蝕性能

1.4.5.4 冷、熱加工性能

1.4.5.5 焊接性能

1.4.5.6 熱處理工藝

1.4.5.7 物理性能

1.4.5.8 應(yīng)用

1.4.6 00Cr27M03Ni2TiNb（SEA-CURE）

1.4.6.1 化學(xué)成分和組織特點(diǎn)

1.4.6.2 力學(xué)性能

1.4.6.3 耐腐蝕性能

1.4.6.4 冷、熱加工性能

1.4.6.5 焊接性能

……

第二篇 鐵鎳基耐蝕合金

第三篇 鎳基耐蝕合金

第一章 緒論

第一節(jié) 超級合金概述

第二節(jié) 超級合金選用與設(shè)計(jì)概述

第三節(jié) 超級合金生產(chǎn)制備簡述

第四節(jié) 以鈦合金為例對比中外合金的研究應(yīng)用與發(fā)展趨勢

第二章 高強(qiáng)高韌：新型工程結(jié)構(gòu)用鋼

第一節(jié) 新型工程結(jié)構(gòu)用鋼及其發(fā)展

第二節(jié) 第三代汽車超級高強(qiáng)度鋼的開發(fā)

第三節(jié) 現(xiàn)代社會的綠色建筑——抗震耐火鋼結(jié)構(gòu)

第四節(jié) 西氣東輸管線鋼的發(fā)展

第三章 性能強(qiáng)韌化：新型機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼

第一節(jié) 高效節(jié) 能的微合金非調(diào)質(zhì)鋼

第二節(jié) 高強(qiáng)韌性齒輪鋼

第三節(jié) 高品質(zhì)重大裝備用軸承鋼

第四節(jié) 耐高溫的金屬間化合物結(jié)構(gòu)材料

第四章 高性能、高精度：新型工模具用鋼

第一節(jié) 高速切削刀具及其特點(diǎn)

第二節(jié) 模具材料概論

第三節(jié) 激發(fā)模具活力的熱處理技術(shù)

第四節(jié) 新型模具材料綜述

第五章 高性能化：特殊性能鋼

第一節(jié) 超級不銹鋼的性能及應(yīng)用

第二節(jié) 火電機(jī)組用耐熱鋼的發(fā)展

第六章 輕而強(qiáng)：新型非鐵金屬合金材料

第一節(jié) 鋁鋰合金在航空航天中的應(yīng)用

第二節(jié) 多領(lǐng)域全面開發(fā)的新型鈦合金

第三節(jié) 綠色*輕質(zhì)金屬——鎂合金

第四節(jié) 粉末冶金新材料

第七章 神奇而多變：新型功能金屬材料

第一節(jié) 新型醫(yī)用金屬材料及其生物功能化

第二節(jié) 金屬家族中的""變形金剛""——形狀記憶合金

第三節(jié) 儲氫合金在新能源開發(fā)利用中的應(yīng)用

第四節(jié) 電阻為零的超導(dǎo)合金

第五節(jié) 巨磁電阻合金

第六節(jié) 超塑性合金

第七節(jié) 金屬玻璃

第八節(jié) 金屬橡膠

第八章 多功能化：新型金屬基復(fù)合材料

第一節(jié) 金屬基復(fù)合材料概述

第二節(jié) 金屬基復(fù)合材料的性能特點(diǎn)

第三節(jié) 金屬基復(fù)合材料的制備工藝

第九章 超級合金開發(fā)與應(yīng)用新進(jìn)展

第一節(jié) 超級合金產(chǎn)品開發(fā)新進(jìn)展

第二節(jié) 超級合金新產(chǎn)品

第三節(jié) 超級合金應(yīng)用新進(jìn)展——高鐵軸承材料

參考資料

結(jié)語2100433B