1:Hastelloy B-2 alloy(哈氏B-2合金)
一、耐蝕性能
哈氏B-2合金是一種有極低含碳量和含硅量的Ni-Mo合金,它減少了在焊縫及熱影響區(qū)碳化物和其他相的析出,從而確保即使在焊接狀態(tài)下也有良好的耐蝕性能。 眾所周知,哈氏B-2合金在各種還原性介質中具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,能耐常壓下任何溫度,任何濃度鹽酸的腐蝕。在不充氣的中等濃度的非氧化性硫酸、各種濃度磷酸、高溫醋酸、甲酸等有機酸、溴酸以及氯化氫氣體中均有優(yōu)良的耐蝕性能,同時,它也耐鹵族催化劑的腐蝕。因此,哈氏B-2合金通常應用于多種苛刻的石油、化工過程,如鹽酸的蒸餾,濃縮;乙苯的烷基化和低壓羰基合成醋酸等生產(chǎn)工藝過程中。但在哈氏B-2合金多年的工業(yè)應用中發(fā)現(xiàn):
(1)哈氏B-2合金存在對抗晶間腐蝕性能有相當大影響的兩個敏化區(qū):1200~1300℃的高溫區(qū)和550~900℃的中溫區(qū);
(2)哈氏B-2合金的焊縫金屬及熱影響區(qū)由于枝晶偏析,金屬間相和碳化物沿晶界析出,使其對晶間腐蝕敏感性較大;
(3)哈氏B-2合金的中溫熱穩(wěn)定性較差。當哈氏B-2合金中的鐵元素含量降至2%以下時,該合金對β相(即Ni4Mo相,一種有序的金屬間化合物)的轉變敏感。當合金在650~750℃溫度范圍內(nèi)停留時間稍長,β相瞬間生成。β相的存在降低了哈氏B-2合金的韌性,使其對應力腐蝕變得敏感,甚至會造成哈氏B-2合金在原材料生產(chǎn)(如熱軋過程中)、設備制造過程中(如哈氏B-2合金設備焊后整體熱處理)及哈氏B-2合金設備在服役環(huán)境中開裂。現(xiàn)今,我國和世界各國指定的有關哈氏B-2合金抗晶間腐蝕性能的標準試驗方法均為常壓沸騰鹽酸法,評定方法為失重法。由于哈氏B-2合金是抗鹽酸腐蝕的合金,因此,常壓沸騰鹽酸法檢驗哈氏B-2合金的晶間腐蝕傾向相當不敏感。國內(nèi)科研機構用高溫鹽酸法對哈氏B-2合金進行研究發(fā)現(xiàn):哈氏B-2合金的耐蝕性能不僅取決于其化學成分,還取決于其熱加工的控制過程。當熱加工工藝控制不當時,哈氏B-2合金不僅晶粒長大,而且晶間會析出現(xiàn)高Mo的σ相,此時,哈氏B-2合金的抗晶間腐蝕的性能明顯下降,在高溫鹽酸試驗中,粗晶粒板與正常板的晶界浸蝕深度相差約一倍左右。
二、物理性能
哈氏B-2合金的物理性能如下表所示。密度:9.2g/cm3, 熔點:1330~1380℃,磁導率:(℃,RT)≤1.001
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通過材料成型方式劃分有:鑄造高溫合金( 包括普通鑄造合金、單晶合金、定向合金等) 、變形高溫合金、粉末冶金高溫合金( 包含普通粉末冶金和氧化物彌散強化高溫合金)。
⑴鑄造高溫合金
采用鑄造方法直接制備零部件的合金材料叫鑄造高溫合金。根據(jù)合金基體成分劃分,可以分為鐵基鑄造高溫合金、鎳基鑄造高溫合金和鉆基鑄造高溫合金3 種類型。按結晶方式劃分,可以分為多晶鑄造高溫合金、定向凝固鑄造高溫合金、定向共晶鑄造高溫合金和單晶鑄造高溫合金等4 種類型。
⑵變形高溫合金
目前仍然是航空發(fā)動機中使用多的材料,在國內(nèi)外應用都比較廣泛,我國變形高溫合金年產(chǎn)量約為美國的1 /8 [2] 。以GH4169 合金為例,它是國內(nèi)外應用范圍多的一個主要品種. 我國主要在渦輪軸發(fā)動機的螺栓、壓縮機及輪、甩油盤作為主要零件,隨著其他合金產(chǎn)品的日益成熟,變形高溫合金的使用量可能逐漸減少,但在未來數(shù)十年中仍然會是占主導地位。
⑶新型高溫合金
包括粉末高溫合金、鈦鋁系金屬間化合物、氧化物彌散強化高溫合金、耐蝕高溫合金、粉末冶金及納米材料等多種細分產(chǎn)品領域.
①第三代粉末高溫合金的合金化程度,使其兼顧了前兩代的優(yōu)點,獲得了更高的強度較低的損傷,粉末高溫合金生產(chǎn)工藝日趨成熟,未來可能從以下幾個方面開展: 粉末制備、熱處理工藝、計算機模擬技術、雙性能粉末盤;
②鈦鋁系金屬間化合物已經(jīng)開發(fā)到第四代,逐步向著多元量和大量元這兩個方向拓展,德國的漢堡大學,日本京都大學,德國的GKSS 中心等都進行了廣泛的研究,鈦鋁系金屬間化合物現(xiàn)已應用于船舶、生物醫(yī)用、體育用品領域;
③氧化物彌散強化高溫合金是粉末高溫合金一部分,正在生產(chǎn)研制的有近20 余種,具有較高的高溫強度和低的應力系數(shù),廣泛的應用于燃氣輪機耐熱抗氧化部件、先進航空發(fā)動機、石油化工反應釜等;
④耐蝕高溫合金主要用于替代耐火材料和耐熱鋼,應用于建筑及航天航空領域。