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1、银 白 色 金 属 ， 密 度 8.9 克 /厘 米 3。 熔 点 1455 ， 沸 点 2730 。 质 坚 硬 ，具 有 磁 性 和 良 好 的 可 塑 性 ， 有 好 的 耐 腐 蚀 性 。主 要 用 来 制 造 不 锈 钢 和 其 他 抗 腐 蚀 合 金 ， 如 镍 钢 、 镍 铬 钢 及 各 种 有 色 金 属合 金 ， 含 镍 成 分 较 高 的 铜 镍 合 金 ， 就 不 易 腐 蚀 。 也 作 加 氢 催 化 剂 和 用 于 陶瓷 制 品 、 特 种 化 学 器 皿 、 电 子 线 路 、 玻 璃 着 绿 色 以 及 镍 化 合 物 制 备 等 等 。 钛 镍 合 金 具 有
2、“记 忆 ”的 本 领 ， 而 且 记 忆 力 很 强 ， 经 过 相 当 长 的 时 间 ， 重 复上 千 万 次 都 准 确 无 误 。 它 的 “记 忆 ”本 领 就 是 记 住 它 原 来 的 形 状 ， 所 以 人 们称 它 为 “形 状 记 忆 合 金 ”。 原 来 这 种 合 金 有 一 个 特 性 转 变 温 度 ， 在 转 变 温度 之 上 ， 它 具 有 一 种 组 织 结 构 ， 而 在 转 变 温 度 之 下 ， 它 又 有 另 一 种 组 织 结 构 。结 构 不 同 ， 性 能 也 就 不 同 。镍 具 有 磁 性 ， 能 被 磁 铁 吸 引 。 而 用 铝 、 钴
3、 与 镍 制 成 的 合 金 ， 磁 性 更 强 了 。 这种 合 金 受 到 电 磁 铁 吸 引 时 ， 不 仅 自 己 会 被 吸 过 去 ， 而 且 在 它 下 面 吊 了 比 它 重六 十 倍 的 东 西 ， 也 不 会 掉 下 来 。 这 样 ， 可 以 用 它 来 制 造 电 磁 起 重 机 。镍 一 般 出 现 在 合 金 中 ,有 服 装 产 品 中 用 作 金 属 配 饰 ， 如 钮 扣 、 拉 链 、 铆 钉 、金 属 耳 环 、 项 链 、 戒 指 等 。 有 些 人 对 镍 会 产 生 过 敏 性 反 应 ， 如 果 长 期 接 触 含镍 的 饰 品 ， 就 会 对 皮
4、 肤 产 生 严 重 的 刺 激 。 镍 的 制 法 电 解 法 。 将 富 集 的 硫 化 物 矿 焙 烧 成 氧 化 物 ， 用 炭 还 原 成 粗 镍 ， 再 经 电解 得 纯 金 属 镍 。 羰 基 化 法 。 将 镍 的 硫 化 物 矿 与 一 氧 化 碳 作 用 生 成 四 羰 基 镍 ， 加 热 后 分解 ， 又 得 纯 度 很 高 的 金 属 镍 。 氢 气 还 原 法 。 用 氢 气 还 原 氧 化 镍 ， 可 得 金 属 镍 。 其主要原因，一是镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性；二是可以形成共格有序的 A3B 型金属间化合物 Ni3(Al，Ti)相作
5、为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金含有十多种元素，其中 Cr 主要起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元素主要起强化作用。根据它们的强化作用方式可分为：固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬和钒等；沉淀强化元素，如铝、钛、铌和钽；晶界强化元素，如硼、锆、镁和稀土元素等。 镍基变形高温合金（“GH” 加序号表示，如 GH36、GH49 、GH141 等）合金元素的作用： 铬在镍基变形高温合金中的主要作用：增加抗氧化及耐蚀能力。固溶强化镍基变形高温合金中加入较多的钨、钼、钴等元素。弱时效强化镍基变
6、形高温合金可添加一定量的铝、钛、铌等时效强化元素。强时效强化镍基变形高温合金中则可以加入多量的铝、钛、铌元素，但其总量不能超过 7.5%。也加入硼、铈、镁等晶界强化元素。组织特点 ： 主要的强化相是 (Ni3Al)相，含量达 20%55%左右。另一类强化相是 (Ni3Nb)相，在 700以下对强度的贡献远大于 相，特别显著地提高屈服强度，是涡轮盘材料中有名的强化相。加工方法： 变形高温合金塑性较低，变形抗力大，特别是含 相很高的强时效强化镍基变形高温合金，使用普通的热加工手段变形有一定困难，往往需采取一些特殊的加工工艺，如钢锭直接轧制、钢锭包套直接轧制和包套镦饼等新工艺。也采用加镁微合金化和弯
7、曲晶界热处理工艺来提高塑性。镍基铸造高温合金（以“K”加序号表示，如 K1、K2 等。随着使用温度和强度的提高，高温合金的合金化程度越来越高，热加工成形越来越困难，必须采用铸造工艺进行生产。）应用 镍基铸造高温合金用于飞机、船舶、工业和车辆用燃气轮机的最关键的高温部件，如涡轮机叶片、导向叶片和整体涡轮等。镍基铸造高温合金以 相为基体，添加铝、钛、铌、钽等形成 相进行强化，相数量较多，有的合金高达60%；加入钴能提高 相的溶解温度，提高合金的使用温度；钼、钨、铬具有强化固溶体的作用，铬、钼、钽还能形成一系列对晶界产生强化作用的碳化物；铝和铬有助于抗氧化能力，但铬降低 相的溶解度和高温强度，因此铬
8、含量应低些；铪：改善合金中温塑性和强度；为了强化晶界，添加适量硼、锆等元素。镍基高温合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。 固溶强化型合金 具有一定的高温强度，良好的抗氧化，抗热腐蚀，抗冷、热疲劳性能，并有良好的塑性和焊接性等，可用于制造工作温度较高、承受应力不大(每平方毫米几公斤力，见表 1)的部件，如燃气轮机的燃烧室。沉淀强化型合金 通常综合采用固溶强化、沉淀强化和晶界强化三种强化方式，因而具有良好的高温蠕变强度、抗疲劳性能、抗氧化和抗热腐蚀性能，可用于制作高温下承受应力较高(每平方毫米十几公斤力以上，见表 2) 的部件，如燃气轮机的涡轮叶片、涡轮盘等(图 2)。组织 镍基合金的
9、显微组织特点及其发展情况见图 3，合金中除奥氏体基体外，还有在基体中弭散分布的 相，在晶界上的二次碳化物和在凝固时析出的一次碳化物和硼化物等。随着合金化程度的提高，其显微组织的变化有如下趋势： 相数量逐渐增多，尺寸逐渐增大，并由球状变成立方体，同一合金中出现尺寸和形态不相同的 相。在铸造合金中还出现在凝固过程中形成的 +共晶，晶界析出不连续的颗粒状碳化物并被 相薄膜所包围，组织的这些变化改善了合金的性能。现代镍基合金的化学成分十分复杂，合金的饱和度很高，因此要求对每个合金元素(尤其是主要强化元素)的含量严加控制，否则会在使用过程中容易析出有害相，如 、 相，损害合金的强度和韧性。在镍基铸造高温
10、合金中发展出了定向结晶涡轮叶片和单晶涡轮叶片(图 5)。图 5 镍基铸造高温合金的宏观组织和蠕变性能 a.常规铸造等轴晶、b.定向结晶柱状晶 c.单晶生产工艺 镍基合金，特别是沉淀强化型合金含有较高的铝、钛等合金元素。通常采用真空感应炉熔炼，并经真空自耗炉或电渣炉重熔。热加工采用锻造、轧制工艺，对于高合金化合金，由于热塑性差，则采用挤压开坯后轧制或用软钢(或不锈钢)包套直接挤压工艺。铸造合金通常用真空感应炉熔炼母合金，并用真空重熔-精密铸造法制成零件。 变形合金和部分铸造合金需进行热处理，包括固溶处理、中间处理和时效处理，以 Udmet 500 合金为例，它的热处理制度分为四段：固溶处理，1175，2 小时，空冷；中间处理，1080，4 小时，空冷；一次时效处理， 843，24 小时，空冷；二次时效处理，760，16 小时，空冷。以获得所要求的组织状态和良好的综合性能。(end)
