Desarrollo y aplicación de superaleaciones a base de níquel

La aleación de alta temperatura se refiere a un tipo de material metálico a base de hierro, níquel y cobalto que puede funcionar durante mucho tiempo a una temperatura alta superior a los 600 °C y cierta tensión. Y tiene resistencia a altas temperaturas, buena resistencia a la oxidación y la corrosión, buen rendimiento de fatiga, tenacidad a la fractura y otras propiedades integrales. La superaleación es una estructura austenítica única, que tiene una buena estabilidad estructural y confiabilidad de servicio a varias temperaturas. Entonces, la aleación de alta temperatura con níquel como matriz (el contenido es generalmente superior al 50%) en el rango de 650-1000 ℃ tiene alta resistencia y buena resistencia a la oxidación, y la resistencia a la corrosión por gas se denomina superaleación a base de níquel (en adelante denominada “aleación a base de níquel”).

El desarrollo de superaleaciones a base de níquel incluye dos aspectos: la mejora de la composición de la aleación y la innovación en la tecnología de producción. Las superaleaciones a base de níquel se desarrollaron a fines de la década de 1930. Gran Bretaña produjo por primera vez la superaleación a base de níquel Nimonic 75 (Ni-20Cr-0.4Ti) en 1941; para aumentar la resistencia a la fluencia, se agregó aluminio y se desarrolló Nimonic 80 (Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al). Estados Unidos a mediados de la década de 1940, la Unión Soviética a fines de la década de 1940 y China a mediados de la década de 1950 también desarrollaron aleaciones a base de níquel. A principios de la década de 1950, el desarrollo de la tecnología de fusión al vacío creó las condiciones para refinar aleaciones a base de níquel con alto contenido de aluminio y titanio. La mayoría de las primeras superaleaciones a base de níquel eran aleaciones deformadas.

A finales de la década de 1950, debido al aumento de la temperatura de trabajo de los álabes de las turbinas, se requería que las aleaciones tuvieran una mayor resistencia a altas temperaturas. Sin embargo, cuando la resistencia de la aleación era alta, era difícil de deformar o incluso incapaz de deformarse. Por lo tanto, se utilizó la tecnología de microfundición para desarrollar una serie de excelentes aleaciones de fundición con resistencia a altas temperaturas. A mediados de la década de 1960, se desarrollaron superaleaciones de cristalización orientada y monocristalinas y superaleaciones de pulvimetalurgia con mejores prestaciones.

Para satisfacer las necesidades de los barcos y las turbinas de gas industriales, desde la década de 1960 se han desarrollado varias aleaciones a base de níquel con alto contenido de cromo, mejor resistencia a la corrosión térmica y estructura estable. En aproximadamente 40 años, desde principios de la década de 1940 hasta finales de la década de 1970, la temperatura de trabajo de las superaleaciones a base de níquel aumentó de 700 °C a 1100 °C, un aumento anual promedio de aproximadamente 10 °C.

Las superaleaciones a base de níquel son las aleaciones de mayor resistencia a altas temperaturas y más utilizadas en las superaleaciones. La razón principal es que se pueden disolver más elementos de aleación en la aleación a base de níquel y se puede mantener la estabilidad estructural; la segunda es que puede formar un compuesto intermetálico tipo A3B coherente y ordenado g [Ni3(Al, Ti)]

Como fase de refuerzo, la aleación se fortalece eficazmente para obtener una mayor resistencia a altas temperaturas que las superaleaciones a base de hierro y las superaleaciones a base de cobalto; en tercer lugar, las aleaciones con base de níquel que contienen cromo tienen mejor oxidación y resistencia que las superaleaciones con base de hierro. Capacidad de corrosión de gases. Las aleaciones a base de níquel contienen más de diez elementos, de los cuales el Cr desempeña principalmente un papel antioxidante y anticorrosivo, y otros elementos desempeñan principalmente un papel fortalecedor.

De acuerdo con su modo de acción fortalecedor, se pueden dividir en elementos fortalecedores de solución sólida como tungsteno, molibdeno, cobalto, cromo y vanadio; elementos de refuerzo de la precipitación tales como aluminio, titanio, niobio y tántalo; elementos de refuerzo de límite de grano como boro, circonio, magnesio y elementos de tierras raras, etc. De acuerdo con el método de refuerzo de las aleaciones a base de níquel, existen aleaciones reforzadas por solución sólida y aleaciones reforzadas por precipitación.

    ¡Responderemos tu correo electrónico en 24 horas!