ニッケル合金の最適設計は、この研究開発のポイントの1つです。 ベース合金は、超合金分野、特に航空エンジンなどの最先端機器の開発など、航空宇宙および防衛分野で最も広く使用されている合金であり、さまざまな合金元素を溶解できるため、重要な役割を果たします。ニッケルベースの合金で、良好な構造安定性を維持できます。これにより、ニッケルベースの超合金の性能を向上させる多くの方法が提供されます。 科学技術の発展により、ニッケルベースの超合金に対する要求が高まっています。 市場の需要に応えるためには、ニッケル基超合金の研究を加速し、総合的な性能を向上させる必要があります
1.溶解力
ニッケル基超合金の特性を強化する主な手段は、適切な固溶強化元素を添加することです。 固溶強化合金は、耐酸化性、耐疲労性に優れ、可塑性に優れています。 これらの特性に基づいて、ニッケルベースの超合金を使用して、エンジン ブレードなどの使用温度が高い金属部品を製造できます。 ニッケルの原子半径は、タングステンやモリブデンなどの合金元素の原子半径に近いです。 これらの特性に基づいて、タングステン、モリブデン、コバルトなどの多数の合金元素を、新しい相を出現させることなく同時にニッケルに溶解できます。 結果は、一般的な金属の溶体化温度範囲が一般に 1050 と 1560 の間であることを示しています。米国は、溶体強化合金ニッケル基変形超合金 Haynes280 の優れた性能を開発しました。この合金は 1400 高温で、最大 165MPa の強度、最大 87主に、合金にタングステンやクロムなどの高融点金属元素が添加されているためです。 同時に、少量の炭素が追加されて炭化物が形成されます。これにより、粒子の成長が妨げられ、粒界が強化されます。 この結果はまた、モリブデンおよび他の高融点金属元素を多量に添加することによって、合金の強度を改善できることを示しています。 ルテニウムを添加することにより、合金の微細構造の安定性を向上させることができます。 タングステンなどの高融点金属を一定量添加することにより、特定の状況下で合金の耐食性を向上させることができます。 希土類を一定量添加することで、耐酸化腐食性を大幅に向上させることができます。
2. 沈殿促進と分散促進
-Ni3(Al, Ti)) 相は、時効中にニッケル基超合金に一定量の析出強化元素を添加することによって析出させることができ、これにより金属の強度が大幅に向上します。 ただし、高温の作業条件下では、沈殿物が凝集して成長しやすく、それらの一部がマトリックスに再溶解する可能性があり、高温強度が低下します。 近年、酸化物を分散強化したニッケル基超合金が注目されています。 この種の合金は通常、メカニカルアロイングプロセスを採用し、zn-al 合金微細構造のマトリックスに均一に分散した酸化物の高温安定性の下で超微細 (50 nm 未満) を取得します。溶融に近い条件下での合金強度ポイント合金自体は、優れた高温クリープ性能を維持でき、優れた高温耐酸化性と炭素硫黄腐食に対する耐性を維持します。 現在、商品化されているニッケル基超合金は3種類あります。 MA956 合金は、超合金の中で最高の耐酸化性と耐炭素性および耐硫黄性を備えており、航空エンジンの燃焼室のライニングとして使用できます。
