Inconel740鎳基合金

Inconel 740合金最初由美國(guó)特種金屬公司提出，采用真空感應(yīng)熔煉和真空電弧重熔的雙聯(lián)工藝。然而，該工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率低。同時(shí)，真空感應(yīng)熔煉過(guò)程中耐火材料與熔體的反應(yīng)增加了氧化物夾雜的含量，影響其純度。另外，電弧重熔工藝不能達(dá)到高真空度，存在硫、磷不能去除，夾雜物尺寸大，鑄錠表面質(zhì)量差的問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，近年來(lái)，真空感應(yīng)熔煉和保護(hù)氣氛電渣重熔雙重工藝在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用，在一定程度上提高了合金的純度，但仍不能完全滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)高質(zhì)量鑄錠的需求。對(duì)于冶金質(zhì)量高、微量雜質(zhì)元素可控的高溫合金，需要一種新的熔煉方法來(lái)制備純度高、冶金質(zhì)量好的鎳基高溫合金。電子束真空熔煉技術(shù)廣泛應(yīng)用于純金屬提純和合金熔煉，具有一系列優(yōu)點(diǎn):可實(shí)現(xiàn)高真空熔煉；(2)電子束能量集中；(3)電子束可控性好，能準(zhǔn)確定位熔化位置，從而保證熔池溫度分布均勻，有利于獲得表面質(zhì)量和晶體結(jié)構(gòu)優(yōu)良的金屬鑄錠。

Inconel 740合金在熱變形行為上類(lèi)似于其它鎳基高溫合金。為了獲得優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，在鎳基高溫合金中加入了多種強(qiáng)化元素，使其合金化程度非常高。高合金化程度雖然提高了鎳基高溫合金的高溫強(qiáng)度，但也大大增加了熱變形的難度。

Inconel 740合金在700℃、750℃和800℃持久強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較。在不同溫度下獲得的應(yīng)力-斷裂時(shí)間的實(shí)驗(yàn)結(jié)果在對(duì)數(shù)坐標(biāo)下都是線性的。如果將這些線線性外推至10h，可以看出，Inconel740合金在750℃時(shí)的10h持久強(qiáng)度將大于100MPa，而在700℃時(shí)，10h持久強(qiáng)度將超過(guò)200MPa。在相同溫度和斷裂時(shí)間下，Inconel 740合金的持久強(qiáng)度比Nimonic263合金高15%左右。是Inconel 740合金對(duì)應(yīng)于各實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的伸長(zhǎng)率，試樣斷裂后的伸長(zhǎng)率在所有溫度下都保持在20%左右。Inconel 740合金的持久強(qiáng)度遠(yuǎn)高于原型合金Nimonic 263，其高溫塑性也更好。

(1)Inconel 740合金中的主要析出相為，7MC和MoC6，當(dāng)時(shí)效溫度不高于750℃時(shí)，合金具有良好的組織穩(wěn)定性。

(2)Inconel740合金從室溫到高溫的抗拉強(qiáng)度高于Nimonic263，拉伸塑性低于Nimonic 263，但仍保持較高水平。該合金在750℃的10小時(shí)持久強(qiáng)度大于100MPa，滿足新型過(guò)熱器管的強(qiáng)度性能要求。

(3)Inconel740合金在模擬燃煤環(huán)境中700℃腐蝕5008h。結(jié)果表明，該合金滿足過(guò)熱器管耐腐蝕的預(yù)期要求。合金的腐蝕按熔化機(jī)理進(jìn)行，形成復(fù)雜的腐蝕產(chǎn)物層。腐蝕產(chǎn)物包括尖晶石相、CrzO3、硫化物和內(nèi)部硫化物。

(4)Inconel 740合金在950℃高溫靜態(tài)空氣中氧化時(shí)，氧化動(dòng)力學(xué)遵循拋物線規(guī)律，氧化膜結(jié)合良好。合金氧化時(shí)，發(fā)生外氧化和內(nèi)氧化，氧化過(guò)程受氧化膜的元素遷移控制。外部氧化層由Cr2O3組成。(Ni，Co) Cr2O3和TiO2，而中間氧化物是SiO2、Al2O3和TiO2，內(nèi)部氧化物是Al2O3。和TiO2 。合金氧化時(shí)形成的復(fù)合氧化膜結(jié)構(gòu)，特別是混合中間層，有利于合金的抗氧化。