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英高鎳718圓棒

英高鎳合金(Inconel)是SMC(Special Metals Corporation)国际超合金集团生产的奥氏体高溫合金系列商标。[1]

英高鎳合金耐氧化、耐腐蝕的特性使其適用於高溫高壓的嚴苛環境。英高鎳合金受熱時,合金表面會鈍化出一層又厚又穩定的氧化層,保護合金內部不受腐蝕。英高鎳合金在很廣的溫度範圍內能維持良好的機械性質,這點是常見的工程金屬如鋼、鋁等所做不到的,這些常見工程金屬只要遇上高溫,往往晶體內就開始產生缺陷,進而導致嚴重蠕变。英高鎳合金視型號不同,利用固溶強化析出硬化的機制在高溫下維持良好機械性質。[2][3]

因上段所述原因,英高鎳合金普遍用於高溫用途。而工程上有時簡稱英高鎳合金為"Inco"。常見的英高鎳625商標名包含: Inconel 625英语Inconel 625, Chronin 625, Altemp 625, Haynes 625, Nickelvac 625 及 Nicrofer 6020等。[4]

歷史编辑

英高鎳合金系列最早於1940年代由英國赫里福德的威金斯合金廠(Wiggin Alloys)開發,以支持惠特爾噴射引擎的相關研究[5] ,該廠後來被SMC国际超合金集团英语Special Metals Corporation收購。[6]

化學組成编辑

不同型號的英高鎳合金有著大不相同的化學組成,然而皆由鎳為主成分,而鉻占比第二。

Inconel 元素 (以重量百分比計,%)
600[7] 72.0 14.0–17.0 6.0–10.0 1.0 0.5 0.5 0.15 0.015
617[8] 44.2–56.0 20.0–24.0 3.0 8.0–10.0 10.0–15.0 0.5 0.5 0.8–1.5 0.6 0.5 0.15 0.015 0.015 0.006
625[9] 58.0 20.0–23.0 5.0 8.0–10.0 3.15–4.15 1.0 0.5 0.4 0.4 0.5 0.1 0.015 0.015
690[10] 59.5 30 9.2 0.35 0.01 0.02 0.35 0.019 0.003
718[11] 50.0–55.0 17.0–21.0 餘量 2.8–3.3 4.75–5.5 1.0 0.35 0.2–0.8 0.65–1.15 0.3 0.35 0.08 0.015 0.015 0.006
X-750[12] 70.0 14.0–17.0 5.0–9.0 0.7–1.2 1.0 1.0 0.5 0.4–1.0 2.25–2.75 0.5 0.08 0.01

性質编辑

英高鎳合金耐氧化、耐蝕,適於高壓高動能的環境。英高鎳合金受熱時表面鈍化出厚而穩定的氧化層,保護合金內部使之不會氧化。英高鎳不容易屈服於高溫潛變或在高溫下產生缺陷,能夠在較廣的溫度範圍下維持運作,相關的運算可以阿瑞尼斯方程式計算。視不同的英高鎳合金型號,採取固溶強化或析出強化的策略在高溫下維持機械強度。對採取析出強化或時效強化作為強化機制的這些英高鎳合金而言,通常會加入少量的鈮,以產生鈮鎳介金屬γ"相英语Superalloy#Metallurgy of superalloysNi3Nb。γ"相會長成細小的正方晶,在高溫下有效限縮滑移英语Slip (materials science)跟潛變的進行。[13]γ"相會隨時間成長,尤其是暴露於850℃的熱環境三小時後,並在暴露於熱環境72小時後持續成長。[14]

英高鎳合金各型號编辑

常見的英高鎳合金合金型號如下:

  • Inconel 600: 固溶強化的材料設計概念。
  • Inconel 625: 耐酸,焊接性能良好。低週期疲勞英语Low-cycle fatigue版本的Inconel 625通常用於波紋管。
  • Inconel 690: 鈷含量較低,適於核能相關應用,而且電阻率較低[15]
  • Inconel 713C: 析出硬化的鎳鉻基鑄造用合金[16]
  • Inconel 718: 帶有γ"相強化相,焊接性能也不錯[17]
  • Inconel 751: 添加較多鋁含量,使其在870℃附近的高溫範圍有較好的破斷強度。[18]
  • Inconel 792: 添加較多鋁含量,使其在高溫下有更加耐蝕,特別適於製造燃氣渦輪
  • Inconel 939: 以γ'相強化增加焊接性能

以析出強化或時效強化為設計概念的英高鎳合金種類,加鋁或鈦通常是為了產生面心立方的介金屬γ'相Ni3Ti或Ni3Al。細小的γ'相在高溫下會阻障滑移與潛變的進行。

參見编辑

參考文獻编辑

  1. ^ High-Performance Alloys. Special Metals Corporation. [2010-04-26]. (原始内容存档于2012-12-08). 
  2. ^ INCONEL alloy 718, Special Metals Corporation
  3. ^ [1]
  4. ^ Special Alloys: Inconel 625. [2010-04-26]. (原始内容存档于2009-06-05). 
  5. ^ Jones, T.L. Frank Whittle's W2B Turbojet: United Kingdom versus United States Development. EngineHistory.org. Aircraft Engine Historical Society, Inc. [27 March 2016]. (原始内容存档于30 March 2016). 
  6. ^ Special Metals Corporation: History. [2012-05-18]. (原始内容存档于April 21, 2008). 
  7. ^ INCONEL alloy 600[永久失效連結], Special Metals Corporation
  8. ^ hightempmetals.com, High Temp Metals
  9. ^ INCONEL alloy 625 Archive-It存檔,存档日期2009-02-26, Special Metals Corporation
  10. ^ Stress Corrosion Cracking of Alloy 600 and Alloy 690 in Hydrogen/Steam at 380C. G. Sui, J. Titchmarsh, G. Heys, J. Congleton. Corrosion Science, Vol 39, No. 3, pp 565–587, 1997
  11. ^ INCONEL alloy 718, Special Metals Corporation
  12. ^ INCONEL alloy X-750[永久失效連結], Special Metals Corporation
  13. ^ [2], ChemEurope.com.
  14. ^ [3], University of Cambridge: Dissemination of IT for the Promotion of Materials Science (DoITPoMS).
  15. ^ INCONEL alloy 690, NDT Resource Center
  16. ^ [4]
  17. ^ DMLS in Aluminum, Inconel or Titanium – Is it worth it?
  18. ^ INCONEL alloy 751 Archive-It存檔,存档日期2009-02-26, Special Metals Corporation