ニッケル基合金に関する完全な知識

ニッケル基合金に関する完全な知識

ニッケルをベースに他の元素を添加した合金をニッケル合金と呼びます。 ニッケルは優れた機械的、物理的、化学的特性を持っています。 適切な元素を添加すると、耐酸化性、耐食性、高温強度が向上し、特定の物理的特性が向上します。 ニッケル合金は、電子管、精密合金（磁性合金、精密抵抗合金、電熱合金など）、ニッケル基高温合金、ニッケル基耐食合金、形状記憶合金などの材料として使用できます。 ニッケル合金は、エネルギー開発、化学、エレクトロニクス、ナビゲーション、航空、航空宇宙などの分野で広く使用されています。

ニッケルは、銅、鉄、マンガン、クロム、シリコン、マグネシウムとさまざまな合金を形成できます。 中でもニッケル銅合金が有名なモネル合金です。 強度が高く、可塑性に優れ、750度以下の大気中で安定した化学的性質を持ちます。 電気産業、真空管、化学産業、医療機器、航海および造船産業で広く使用されています。

1. ニッケル基合金の定義
ニッケル基合金とは、一般にNi含有量が30wt%を超える合金を指します。 一般的な製品ではNi含有量が50wt%を超えています。 優れた高温機械的強度と耐食性のため、鉄基合金、コバルト基合金（スーパーアロイ）と合わせて超合金と呼ばれ、一般に540度以上の高温環境で使用され、用途に応じて異なる合金設計が選択されます。使用シーンに合わせて。 主に特殊な耐食環境や高温腐食環境、高温での機械的強度が必要な機器に使用されます。 航空宇宙、エネルギー、石油化学産業、特殊エレクトロニクス/オプトエレクトロニクスなどの分野でよく使用されます。
応用分野
製品要件の特徴
製品の使用法
航空宇宙産業
極度の高温でも良好な機械的強度を維持します
航空機エンジン、ガスタービン、エンジンバルブ
エネルギー産業
高温加硫および高温酸化に対する良好な耐性
炉部品、断熱材、熱処理産業、石油およびガス産業
石油化学産業
水溶液（酸、アルカリ、塩素イオン）に対する耐腐食性
海水淡水化プラント、石油化学輸送パイプライン
エレクトロニクス・オプトエレクトロニクス一般産業
一般に腐食または高温環境に対して耐性があるが、耐性は低い
電池ケース、リードフレーム、コンピュータモニターグリル

2. 起源と発展
ニッケル基合金は 1930 年代後半に開発されました。 英国は 1941 年に初めてニッケル基合金 Nimonic75 (Ni-20Cr-0.4Ti) を製造しました。 クリープ強度を向上させるために、Al を添加して Nimonic 80 (Ni-20Cr-2.5 Ti-1.3Al) を開発しました。 -1940 年代半ばの米国、1940 年代後半のロシア、-1950 年代半ばの中国もニッケル基合金を開発しました。 ニッケル基合金の開発には、合金組成の改良と生産技術の革新という2つの側面があります。
たとえば、1950 年代初頭の真空精錬技術の開発により、Al と Ti を多く含むニッケル基合金を精製する条件が生み出され、合金の強度と使用温度が大幅に向上しました。 1950年代後半、タービンブレードの動作温度の上昇により、合金にはより高い高温強度が求められました。 しかし、合金の強度が高いと、変形するのが困難または不可能になります。 したがって、精密鋳造技術を使用して、良好な高温強度を備えた一連の合金が開発されました。 鋳造合金のこと。 -1960 年代中期には、粉末冶金超合金だけでなく、より優れた性能を備えた方向性結晶化および単結晶超合金が開発されました。

船舶や産業用ガスタービンのニーズを満たすために、1960年代以来、優れた高温耐食性と安定した構造を備えた数多くの高Crニッケル基合金が開発されてきました。 1940 年代初頭から 1970 年代後半までの約 40 年間で、ニッケル基合金の動作温度は 700 度から 1,100 度まで上昇し、平均して年間約 10 度上昇しました。 現在、ニッケル基合金の使用温度は 1,100 度を超えることがあります。 前述の単純な組成の Nimonic75 合金から、最近開発された MA6000 合金まで、引張強さは 2,220MPa に達し、降伏強さは 1,100 度で 192MPa になります。 耐久強度は1,100度/137MPaの条件で約1,000時間に達し、航空機エンジンのブレードにも使用可能です。