镍合金按用途可分为:
(1)镍基高温合金:主要合金元素有铬、钨、钼、钴、铝、钛、硼、锆等。其中铬起和抗腐蚀作用,其他元素起强化作用。在650~1000℃高温下有较高的强度和、抗燃气腐蚀能力,是高温合金中应用广、高温强度的一类合金。用于制造航空发动机叶片和火箭发动机、核反应堆、能源转换设备上的高温零部件。
(2)镍基耐蚀合金:主要合金元素是铜、铬、钼。具有良好的综合性能,可耐各种酸腐蚀和应力腐蚀。早应用的是镍铜合金,又称蒙乃尔合金;此外还有镍铬合金、镍钼合金、镍铬钼合金等。用于制造各种耐腐蚀零部件。
(3)镍基耐磨合金:主要合金元素是铬、钼、钨,还含有少量的铌、钽和铟。除具有耐磨性能外,其、耐腐蚀、焊接性能也好。可制造耐磨零部件,也可作为包覆材料,通过堆焊和喷涂工艺将其包覆在其他基体材料表面。
镍合金在产品设计中的应用
家电产品
交通工具
厨房卫浴
成型工艺
金属常见的铸造工艺、冲压工艺等都是镍合金加工的常用方式。
(1)锻造:锻造是普遍的金属加工工艺,通过反复将金属加热锤击淬火,直到得到想要的形状。适合单件和小批量生产。
工艺流程:开合模具锻造:加热的金属块通过上下模具锤压成型,用于延长金属形状,必须由经验丰富的操作工手工操作;闭合模具锻造:加热的金属块(黄色部分)通过上下模具锤压成型,用于金属的快速成型
CMF实验室 | 镍合金
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(2)冲压成型:是一种金属冷处理加工方法,又被称之为冷冲压或板料冲压,借助冲压设备的动力,使金属板材在模具内直接受力成型,冲压的零件广泛应用于汽车零件制造和家用电器的制造。适合大批量生产。
工艺流程:将金属板材固定在模具台面上 → 冲头垂直下落,使金属板材在模具内部受力成型 →
冲头上升,零件被取出等待下一步修边打磨工序,整个过程在1s-1min左右
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(3)失蜡成型:是一种少切削或无切削的精密铸造工艺,生产出的铸件尺寸精度、表面质量比其它精密铸造方法要高。
镍合金工艺流程:步骤1:将熔化的液态蜡注入到事先准备好的金属模具中,冷却凝固后形成多个蜡制部件
步骤2:利用蜡熔点低的特点,将单个蜡制部件组合连接成一个树状结构
步骤3:将组合好的蜡制树状结构浸泡在陶瓷浆料中
步骤4:在陶瓷表面喷上耐高温防火粒子
步骤5:在500°-1095°的高温烤箱中,内部的蜡将熔化并且流失殆尽,形成一个空心的陶瓷树状结构
步骤6:将熔化的液态金属(灰色部分)注入,并且填满陶瓷的空心腔体内
步骤7:等待腔体内的液态金属完全冷却固化后,将外表面的陶瓷硬壳敲碎,后将单个金属零件从树状结构中切割分离
钢与镍及镍合金焊接,常见问题解答
热裂纹
钢与镍及其合金的焊缝中,产生热裂纹的主要原因是,由于高镍焊缝具有树枝状组织,在粗大晶粒的边缘上,集中了一些低熔点共晶体,从而削弱了晶粒间的联系,降低了焊缝金属的抗裂能力。另外,焊缝金属的镍含量过高对焊缝金属产生热裂纹有重大的影响,在铁镍焊缝中,氧、硫、磷等杂质对焊缝热裂纹倾向也有很大的影响。
当采用无氧焊剂时,由于焊缝中氧、硫、磷等有害杂质质量的减少,特别是含氧量的下降,使裂纹量大为减小。因为熔池结晶时,氧和镍能形成Ni+NiO共晶体,共晶温度为1438℃,而且氧还能加强硫的有害作用。所以焊缝中含氧量较高时,热裂纹倾向较大。
Mn、Cr、Mo、Ti、Nb等合金元素,均能提高焊缝金属的抗裂性能。Mn、Cr、Mo、Ti、Nb均是变质剂,能细化焊缝组织,并能打乱其结晶方向。Al、Ti还是强烈的脱氧剂,能降低焊缝中氧的含量。Mn能与S形成难熔化合物MnS,从而减少硫的有害作用。
焊接接头的力学性能
铁镍焊接接头的力学性能与填充金属材料以及焊接参数有关。在焊接纯镍和低碳钢时,当焊缝中Ni当量低于30%,在焊缝快速冷却条件下,焊缝中会出现马氏体结构,使接头的塑性和韧性急剧下降。因此,为了使接头获取较好的塑性和韧性,铁镍焊缝中的Ni当量应大于30%。
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