鎳基合金波紋管是在 1930 年代后期開發(fā)的。 鎳基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)于1941年在英國(guó)生產(chǎn); 而1940年代中期的美國(guó)、1940年代后期的俄羅斯、1950年代中期的中國(guó)也相繼研制出鎳基合金。 鎳基合金波紋管的發(fā)展包括合金成分的改進(jìn)和生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新兩個(gè)方面。
與1950年代初期一樣,真空熔煉技術(shù)的發(fā)展為高鋁、高鈦鎳基合金的精煉創(chuàng)造了條件,帶動(dòng)了合金強(qiáng)度和服役溫度的大幅提高。 1950年代后期,由于渦輪葉片工作溫度的提高,要求合金具有更高的高溫強(qiáng)度,但當(dāng)合金強(qiáng)度高時(shí),就很難甚至不可能變形。 因此,采用鑄造技術(shù)開發(fā)出一系列良好的高溫強(qiáng)度。 在 1960 年代中期,開發(fā)了性能更好的定向結(jié)晶和單晶高溫合金,以及粉末冶金高溫合金。
為了滿足船舶和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的需要,自1960年代以來(lái),開發(fā)了多種具有良好的耐熱腐蝕性能和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)的高鉻鎳基合金。 從1940年代初到1970年代末的大約40年間,鎳基合金波紋管的工作溫度從700℃提高了1.100℃,平均每年提高10℃左右。 今天,鎳基合金波紋管的使用溫度可以超過1.100℃。 從上述成分簡(jiǎn)單的Nimonic75合金到近期開發(fā)的MA6000合金,在1.100℃時(shí)抗拉強(qiáng)度可達(dá)2.220MPa,屈服強(qiáng)度可達(dá)192MPa; 其在1.100℃/137MPa條件下的耐久性約為1.000小時(shí),可用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。
鎳基合金波紋管的特性
鎳基合金是高溫合金中使用廣泛、強(qiáng)度高的材料。 高溫合金的名稱來(lái)源于材料的特性。
包括:
(1)性能優(yōu)良:在高溫下仍能保持較高的強(qiáng)度,具有優(yōu)良的抗?jié)撟儭⒖蛊诘葯C(jī)械性能,以及抗氧化、耐腐蝕、良好的塑性和焊接性。
(2)合金的超復(fù)合添加:鎳基合金常添加十多種合金元素,以提高不同環(huán)境下的耐腐蝕性能; 固溶強(qiáng)化或沉淀強(qiáng)化。
(3)工作環(huán)境非常惡劣:鎳基合金廣泛應(yīng)用于各種惡劣的工作條件,如航天飛行發(fā)動(dòng)機(jī)氣室的高溫高壓部件,核能、石油、海洋工業(yè)的結(jié)構(gòu)件 , 和耐腐蝕管道。
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