鎳基合金的制造方法多種多樣,主要包括以下幾種:
熔煉法
真空感應(yīng)熔煉(VIM):在真空環(huán)境下,利用電磁感應(yīng)原理加熱金屬原料,使其熔化并混合均勻。這種方法可以有效減少合金中的氣體雜質(zhì)和有害元素含量,提高合金的純凈度。常用于生產(chǎn)的鎳基合金母材,如航空航天、電子等領(lǐng)域所需的鎳基合金。
真空電弧熔煉(VAR):同樣在真空條件下,通過(guò)電弧放電產(chǎn)生的高溫熔化金屬。該方法能夠控制合金成分,生產(chǎn)的鎳基合金純度高、偏析小,適用于制造精密零部件,如航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等關(guān)鍵部件。
電渣重熔(ESR):利用電流通過(guò)熔渣時(shí)產(chǎn)生的熱量來(lái)熔化金屬電極,使金屬液滴落入結(jié)晶器中凝固成錠。此方法可有效去除雜質(zhì),改善合金的純凈度和組織均勻性,對(duì)于大型鎳基合金鑄錠的生產(chǎn)具有重要作用,可用于制造大型鍛件或軋制坯料。
熱加工法
鍛造:將鎳基合金加熱到合適的溫度后,通過(guò)鍛壓機(jī)施加外力,使其發(fā)生塑性變形,從而改變合金的形狀和微觀結(jié)構(gòu)。鍛造可以提高合金的致密度和力學(xué)性能,消除鑄造過(guò)程中產(chǎn)生的氣孔、疏松等缺陷,使合金組織更加均勻。常用于生產(chǎn)鎳基合金的軸類、盤類等重要零部件。
軋制:將鎳基合金坯料通過(guò)一對(duì)旋轉(zhuǎn)的軋輥進(jìn)行壓制,使其厚度逐漸減小,長(zhǎng)度和寬度增加。軋制可分為熱軋和冷軋,熱軋一般在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行,有助于改善合金的加工性能和微觀組織;冷軋則在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行,可使合金獲得更高的強(qiáng)度和硬度。軋制工藝常用于生產(chǎn)板材、帶材、管材等鎳基合金制品。
擠壓:對(duì)放在擠壓筒中的鎳基合金坯料施加壓力,使其從特定的模具孔中擠出,形成所需形狀的制品。擠壓可以使合金在三向壓應(yīng)力狀態(tài)下變形,提高合金的塑性和變形能力,同時(shí)細(xì)化晶粒,改善合金的力學(xué)性能。適用于生產(chǎn)復(fù)雜形狀的型材、管材等產(chǎn)品。
粉末冶金法
傳統(tǒng)粉末冶金:將鎳基合金原料制成粉末,然后通過(guò)壓制成型、燒結(jié)等工藝步驟制備成零件。該方法可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜、尺寸精度高的零件,且材料利用率高。但對(duì)于一些要求的鎳基合金,可能需要后續(xù)的熱處理或熱等靜壓處理來(lái)進(jìn)一步提高其性能。
熱等靜壓(HIP):將鎳基合金粉末或近成型坯料裝入密封容器中,通入惰性氣體,在高溫高壓下使粉末顆粒之間發(fā)生擴(kuò)散結(jié)合,從而得到高密度、的鎳基合金制品。HIP 技術(shù)可以有效消除粉末冶金制品中的孔隙等缺陷,提高材料的致密度和力學(xué)性能,廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域中對(duì)性能要求的鎳基合金部件的制造。
增材制造法
3D打印:包括激光選區(qū)熔化(SLM)、電子束熔化(EBM)等技術(shù)。以激光選區(qū)熔化為例,它是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制激光束,按照預(yù)設(shè)的模型路徑逐點(diǎn)逐層熔化鎳基合金粉末,使其快速凝固并堆積成型。3D 打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的一體化制造,減少材料浪費(fèi),并且能夠根據(jù)不同的使用要求定制零件的性能和形狀,為鎳基合金在航空航天、醫(yī)療器械、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的可能性。
激光熔覆:利用高能激光束將鎳基合金粉末熔化,并在基材表面快速凝固形成熔覆層。這種方法可以修復(fù)受損的鎳基合金零件,延長(zhǎng)其使用壽命;也可以在普通材料表面制備一層的鎳基合金涂層,提高基材的表面性能,如耐磨性、耐腐蝕性等。
棒料大部分都是熱軋的,但有些有特殊要求的產(chǎn)品必需要冷拔棒料。冷拔棒料表面光亮,精度高,正負(fù)公差小。表面不需要再加工。性能上沒(méi)有太大的區(qū)別。是熱軋棒材,創(chuàng)去了表面的氧化皮,有些人叫這種材料為剝皮材。冷拔材是熱軋材再經(jīng)過(guò)冷拔而成的。冷拔的延伸性會(huì)好一些。冷拔是在常溫下,用外力使材料強(qiáng)行通過(guò)模具,而達(dá)到所需要的尺寸,一般用于圓軸或圓棒。不銹鋼冷拔的優(yōu)點(diǎn)是:節(jié)約材料,冷拔后的材料,不但外形尺寸精度準(zhǔn)確,而且表面粗糙度較好,同時(shí)由于材料表面經(jīng)過(guò)冷拔后,會(huì)產(chǎn)生一層很薄的表面硬化層,使表面的強(qiáng)度增加。
GH4080A是以鎳-鉻為基體,添加鋁、鈦形成γ′相彌散強(qiáng)化的高溫合金,除鋁含量略高外,其他與GH4033相近,主要用作發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片、導(dǎo)向葉片支座、扇形件安裝環(huán)、螺栓、環(huán)形件、結(jié)構(gòu)件、葉片鎖板等零件。
Alloy 31V是一種耐硫化、耐腐蝕沉淀硬化合金,在1500°F (816°C)高溫下具有不同尋常的耐腐蝕和強(qiáng)度組合。
ALLOY LF2主要用作高功率內(nèi)燃機(jī)如重型柴油機(jī)的排氣閥材料。
ALLOY LF8主要應(yīng)用于750℃左右高溫工作溫度環(huán)境下的內(nèi)燃機(jī)排氣閥。由于ALLOY LF8氣閥合的金室溫和高溫強(qiáng)度以及硬度均ALLOY 80A,有希望成為750℃氣閥合金的優(yōu)選材料。
高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基,能在600℃以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長(zhǎng)期工作的一類金屬材料,具有的高溫強(qiáng)度,良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能,良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能,又被稱為“超合金,”主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域和能源領(lǐng)域。