介紹
基於鎳的合金因其出色的機械性能和對氧化和腐蝕的耐藥性而廣泛認可，尤其是在高溫應用中。在這些合金中，Nimonic 80A由於其獨特的組成和產生的特性而脫穎而出，因此它適用於各種工業應用，特別是在航空航天部門中。本文介紹了Nimonic 80a對其他流行的基於鎳的合金的全面比較性能研究，重點是各個方面，例如機械性能，熱穩定性，耐腐蝕性，耐氧化性和應用。
基於鎳合金的概述
基於鎳的合金主要用於經歷高溫，腐蝕性環境和機械壓力等極端條件的環境。常見的鎳基合金包括：
這些合金中的每一種都根據其化學成分和微結構提供了獨特的好處。
表1：選定的基於鎳合金的化學成分
| 合金 | 在 （％） | CR（％） | Fe（％） | mo（％） | CO（％） | 的 （％） | Al（％） | 其他的 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nimonic 80a | 46.0 | 20.0 | 5.0 | 1.0 | 3.0 | 1.0 | 0.5 | C，MN，SI，P，S |
| 鉻鎳鐵合金625 | 58.0 | 20.0 | 5.0 | 9.0 | – | 0.4 | 0.5 | NB， |
| 鉻鎳鐵合金718 | 50.0 | 18.0 | 18.0 | 3.0 | 5.0 | 1.0 | 0.5 | C，MN，SI，P，S |
| Hastelloy X | 47.0 | 22.0 | 17.0 | 9.0 | 1.0 | – | 0.5 | c，si，fe |
機械性質
在為特定應用選擇基於鎳的合金時，機械性能至關重要。這些特性包括屈服強度，最終的拉伸強度，伸長和硬度。
表2：鎳基合金的機械性能
| 財產 | Nimonic 80a | 鉻鎳鐵合金625 | 鉻鎳鐵合金718 | Hastelloy X |
|---|---|---|---|---|
| 屈服強度（MPa） | 600 | 550 | 930 | 310 |
| 極限拉伸強度（MPa） | 860 | 770 | 1000 | 620 |
| 伸長率(%) | 30 | 40 | 25 | 50 |
| 硬度（HB） | 200 | 180 | 270 | 190 |
機械性能分析
- Nimonic 80a 具有良好的機械強度，廣泛用於燃氣輪機應用，而 鉻鎳鐵合金718 顯示出卓越的強度，通常用於春季應用和高壓力組件。
- Hastelloy X 以其延展性而聞名，使其適用於需要顯著變形而不會失敗的應用。
熱穩定性
熱穩定性對於將暴露於高溫的材料至關重要。在升高溫度下保留機械性能的能力是選擇的關鍵標準。
表3：鎳基合金的熱穩定性
| 合金 | 服務溫度範圍（°C） | 熔點（°C） |
|---|---|---|
| Nimonic 80a | 最多900 | 1300 |
| 鉻鎳鐵合金625 | 最多1000 | 1350 |
| 鉻鎳鐵合金718 | 最多700 | 1430 |
| Hastelloy X | 最多1200 | 1350 |
熱穩定性分析
- 鉻鎳鐵合金625 和 Hastelloy X 與Nimonic 80a相比，表現出更高的溫度抗性，使其適合在燃氣輪機和工業爐最熱的部分中的應用。
- Nimonic 80a 由於其高溫下的良好氧化能力，通常在涉及氧化環境的應用中受到青睞。
耐腐蝕性能
耐腐蝕性對於確定惡劣環境中使用的材料的壽命至關重要。合金抗性，縫隙腐蝕和應力腐蝕破裂的能力尤為重要。
表4：鎳基合金的耐腐蝕性
| 合金 | 抗氧化性 | 點抗性 | 應力腐蝕破裂抗性 |
|---|---|---|---|
| Nimonic 80a | 出色的 | 好的 | 緩和 |
| 鉻鎳鐵合金625 | 出色的 | 出色的 | 好的 |
| 鉻鎳鐵合金718 | 好的 | 緩和 | 出色的 |
| Hastelloy X | 出色的 | 好的 | 出色的 |
耐腐蝕性分析
- 鉻鎳鐵合金625 由於其高鉻和鉬含量，因此在氧化和蝕耐藥性方面都表現出色，因此適合海洋應用。
- Nimonic 80a 表現出良好的氧化耐藥性，但應力腐蝕抗抗性，這表明它可能不適合氯化物含量高的環境。
抗氧化性
合金的氧化耐藥性對於暴露於高溫和氧化大氣的應用至關重要。
表5：鎳基合金的氧化耐藥性
| 合金 | 氧化率（mm/年） | 工作溫度（°C） |
|---|---|---|
| Nimonic 80a | 0.25 | 900 |
| 鉻鎳鐵合金625 | 0.15 | 1000 |
| 鉻鎳鐵合金718 | 0.30 | 700 |
| Hastelloy X | 0.20 | 1200 |
氧化抗性分析
- 鉻鎳鐵合金625 在高溫下顯示了最低的氧化速率，表明在氧化環境中的性能卓越。
- Nimonic 80a 在升高的溫度下表現良好，儘管在抗氧化性方面，它的效率比Inconel 625的效果略低。
鎳基合金的施用
基於鎳合金的選擇通常取決於特定的應用要求，例如溫度，壓力條件和環境因素。
表6：鎳基合金的常見應用
| 合金 | 關鍵應用程序 |
|---|---|
| Nimonic 80a | 燃氣輪機組件，工業爐固定裝置，航空航天應用 |
| 鉻鎳鐵合金625 | 海洋應用，化學加工，航空部件 |
| 鉻鎳鐵合金718 | 發動機組件，核反應堆，閥門和泵 |
| Hastelloy X | 燃氣輪機，熔爐設備，熱交換器 |
結論
Nimonic 80a提供了適用於一系列應用的獨特屬性平衡，尤其是在高溫和氧化環境中。儘管與其他基於鎳625和Hastelloy X（Hastelloy X）相比，它在機械強度，熱穩定性和抗氧化性耐藥性方面表現出值得稱讚的性能，但在應力腐蝕裂紋和固定性方面具有一定的限制。
Nimonic 80a和其他基於鎳的合金之間的選擇應基於特定的應用要求，考慮機械性能，環境考慮和延長暴露條件。了解這些材料的優勢和劣勢有助於工程師和設計師為他們的需求選擇適當的合金，從而確保在苛刻的應用中的可靠性和性能。