1。ニッケル-ベースのスーパーアロとは何ですか
ニッケル-ベースのスーパーアロイは、主にニッケルで構成される高-パフォーマンスメタリック素材です（通常、その総組成の50％以上を占めます）。高強度、クリープ抵抗、疲労抵抗など、極端な動作条件（多くの場合600〜1200°Cまで）、高圧、腐食性または酸化環境を含む極端な機械的特性- - -を維持するように特異的に設計されています。
従来の合金とは異なり、ニッケル{-ベースの超合金は、固体-溶液の強化、沈殿硬化のユニークな組み合わせ（γ '-}ni₃alなど）、および粒界境界補強のような金属相の硬化から優れた性能を導き出します。これらの特性により、構造的完全性と長い-用語は、航空宇宙エンジン、発電用のガスタービン、高-温度産業装置など、構造的完全性と長い-用語が交渉可能である場合に、臨界高-温度アプリケーションでかけがえの余地があります。
2。ニッケル超合金の組成
ニッケル-ベースのスーパーアロは複雑で、マルチ-コンポーネントシステムで、ニッケルはマトリックスです。それらの構成は特定の特性を実現するために慎重に調整されており、重要な合金要素はその機能によって分類できます。
| 要素のカテゴリ | 主な例 | コア関数 |
|---|---|---|
| マトリックス要素 | ニッケル（NI） | ベース構造として機能します。固有の延性と化学的安定性を提供します。通常、合金の50〜80％を構成します。 |
| 降水硬化要素 | アルミニウム（AL）、チタン（TI）、ニオブ（NB）、タンタル（TA） | ニッケルマトリックス内で沈殿する金属間相（γ '-ni₃al、γ' '' '' '' -ni₃nb）を形成し、合金の高-温度強度とクリープ抵抗を大幅に促進します。 |
| ソリッド-ソリューション強化要素 | クロム（CR）、コバルト（CO）、モリブデン（MO）、タングステン（W） | ニッケルマトリックスに均一に溶解して、高温での全体的な強度と安定性を高めます。また、熱疲労に対する耐性を改善します。 |
| 腐食/酸化抵抗要素 | クロム（CR）、アルミニウム（AL）、シリコン（SI）、Yttrium（Y） | 合金表面に密な付着性酸化物層（例えば、cr₂o₃、al₂o₃）を形成し、過酷な環境でのさらなる酸化または腐食を防ぎます。 |
| 穀物境界強化機 | ホウ素（B）、ジルコニウム（ZR）、炭素（C） | 穀物の境界で分離して、粒子の成長を阻害し、特に高い-温度応力の下で、粒骨間亀裂のリスクを軽減します。 |
マイナートレース要素（例えば、ハフニウム、バナジウム）は、溶接性や熱伝導性などの特定の特性を調整するために、少量で微量で追加することもできます。
3。ニッケル-ベースのスーパーアロの例
ニッケル-ベースのスーパーアロは、産業全体で広く使用されており、特定のアプリケーション向けに最適化されたいくつかの井戸-既知のグレードがあります。以下は重要な例です。
Inconel 718
最も広く使用されているニッケル-ベースの超合金の1つであるインコルエル718には、〜52％NI、19％CR、18.5％FE、5.1％NB、および少量のAl/Tiが含まれています。 650°Cまでの優れたクリープ抵抗と例外的な溶接性を提供します。一般的な用途には、航空宇宙エンジンコンポーネント（タービンディスク、シャフト）、ガスタービンブレード、オイルおよびガスのダウンホールツールが含まれます。
最も広く使用されているニッケル-ベースの超合金の1つであるインコルエル718には、〜52％NI、19％CR、18.5％FE、5.1％NB、および少量のAl/Tiが含まれています。 650°Cまでの優れたクリープ抵抗と例外的な溶接性を提供します。一般的な用途には、航空宇宙エンジンコンポーネント（タービンディスク、シャフト）、ガスタービンブレード、オイルおよびガスのダウンホールツールが含まれます。
Incenel 625
〜61％NI、21.5％CR、9％MO、および3.6％NBで構成されているインコルエル625は、その顕著な腐食抵抗で有名です（海水、酸性、および塩化物-豊富な環境でも）および高-}}}}最大980°Cまでの温度強度。化学処理装置（原子炉、熱交換器）、海洋成分、航空宇宙燃焼室で使用されます。
〜61％NI、21.5％CR、9％MO、および3.6％NBで構成されているインコルエル625は、その顕著な腐食抵抗で有名です（海水、酸性、および塩化物-豊富な環境でも）および高-}}}}最大980°Cまでの温度強度。化学処理装置（原子炉、熱交換器）、海洋成分、航空宇宙燃焼室で使用されます。
ワスパロイ
〜58％Ni、19.5％CR、13％CO、4.3％MO、および1.4％AL/TIを備えた降水-硬化合金は、760°Cまでの温度でクリープと疲労抵抗に優れています。その主な使用は、タービンブレード、燃焼器ライナー、アフターバーナーコンポーネントなどの航空宇宙用途です。
〜58％Ni、19.5％CR、13％CO、4.3％MO、および1.4％AL/TIを備えた降水-硬化合金は、760°Cまでの温度でクリープと疲労抵抗に優れています。その主な使用は、タービンブレード、燃焼器ライナー、アフターバーナーコンポーネントなどの航空宇宙用途です。
ヘインズ282
この合金（〜49％NI、22％CR、18％CO、8.5％W、1.5％AL）は、最大980°Cの高-温度安定性と優れたファブリック性のために設計されています。一般に、ガスタービンホット-セクションコンポーネント（遷移ピース、ノズル）および工業用炉部品に使用されます。
この合金（〜49％NI、22％CR、18％CO、8.5％W、1.5％AL）は、最大980°Cの高-温度安定性と優れたファブリック性のために設計されています。一般に、ガスタービンホット-セクションコンポーネント（遷移ピース、ノズル）および工業用炉部品に使用されます。
CMSX-4
単一の-クリスタルニッケル-ベースのスーパーアロイ（〜61％NI、10％CR、8％CO、6.5％TA、5％AL、6％W）、CMSX - 4は、Ultra -高{13}}}}}}}} - 4のために設計されています。その単一の-結晶構造は粒界を排除し、クリープを最小限に抑え、リスクを割る-であるため、高度なジェットエンジンの高圧タービンブレードなどの最も厳しい航空宇宙用アプリケーションに最適です。
単一の-クリスタルニッケル-ベースのスーパーアロイ（〜61％NI、10％CR、8％CO、6.5％TA、5％AL、6％W）、CMSX - 4は、Ultra -高{13}}}}}}}} - 4のために設計されています。その単一の-結晶構造は粒界を排除し、クリープを最小限に抑え、リスクを割る-であるため、高度なジェットエンジンの高圧タービンブレードなどの最も厳しい航空宇宙用アプリケーションに最適です。
udimet 700
〜53％NI、19％CR、15％CO、5％MO、および4.3％AL/TIで構成されているUDIMET 700は、730°Cまでの高い引張強度とクリープ抵抗を提供します。航空宇宙タービンブレード、ロケットエンジンコンポーネント、および高-温度ファスナーで使用されます。
〜53％NI、19％CR、15％CO、5％MO、および4.3％AL/TIで構成されているUDIMET 700は、730°Cまでの高い引張強度とクリープ抵抗を提供します。航空宇宙タービンブレード、ロケットエンジンコンポーネント、および高-温度ファスナーで使用されます。
