Nimonic75镍基高温合金-锻造工艺
Nimonic75
英国牌号：Nimonic75镍基高温合金
美国牌号：UNS N06075
德国牌号：2.4951
Nimonic75(N06075)概述:
Nimonic 75(N06075)镍基合金是一种镍铬合金，钛和铁含量极低，具有优异的高温性能。在这种合金中，元素(铬、钨、钼等。)与基体金属的原子尺寸不同引起基体金属晶格畸变，能降低合金基体层错能的元素(如钴)和元素(钨、钼等。)可以减缓基底金属的扩散速率，以强化基底。
1.沉淀强化:Nimonic 75析出第二相(γ’，γ”，碳化物等。)通过时效处理从过饱和固溶体中析出，使强化合金的γ′相与基体相同，具有面心立方结构。晶格常数与基体相似，与晶体共格。因此，γ相可以在基体中以细小颗粒均匀析出，阻碍位错运动，产生显著的强化效果。γ'相是A3B金属间化合物，A代表镍和钴，B代表铝、钛、铌、钽、钒和钨，铬、钼和铁可以是A也可以是B，镍基合金中典型的γ'相是Ni3(Al，Ti)。γ′相的强化效果可以通过以下途径来增强:
(1)增加γ′相的数量；
(2)使γ′相与基体有适当的失配度，以获得相干畸变的强化效果；
(3)添加铌、钽等元素，增加γ′相的反相畴界能，从而提高其抗位错切割能力；
(4)添加钴、钨、钼等元素以提高γ′相的强度。γ”相是体心立方结构，其成分为Ni3Nb。由于γ”相与基体的失配度较大，可引起较大程度的共格畸变，使合金获得较高的屈服强度。但当温度超过700℃时，强化效果明显下降。钴基高温合金一般不含γ相，而是由碳化物强化。
2.晶界强化:在高温下，Nimonic 75合金的晶界是薄弱环节，添加微量硼、锆和稀土元素可以提高晶界强度。这是因为稀土元素可以净化晶界，硼和锆原子可以填充晶界空位，降低蠕变过程中晶界扩散速率，抑制碳化物在晶界的聚集，促进晶界第二相的球化。此外，在铸造合金中加入适量的铪也可以提高晶界的强度和塑性。还可以通过热处理在晶界或弯曲晶界形成链状碳化物来提高塑性和强度。
Nimonic 75(N06075)镍基合金的制造工艺及特性：
1.Nimonic 75(N06075)镍基合金不含或很少含铝和钛的高温合金，一般用电弧炉或非真空感应炉熔炼。铝、钛含量高的高温合金如果在大气中熔炼，元素烧损不易控制，气体和夹杂物进入较多，应采用真空熔炼。为了进一步降低夹杂物的含量，改善夹杂物的分布和铸锭的晶体结构，可以采用熔炼和二次重熔相结合的双联工艺。主要冶炼方法有电弧炉、真空感应炉和非真空感应炉。重熔的主要手段是真空自耗炉和电渣炉。
2.低铝钛含量(铝钛总量小于4.5%)的固溶强化合金及合金铸锭可锻造开坯；一般是铝、钛含量高的合金挤压或轧制成坯，然后热轧成材。有些产品需要进一步冷轧或冷拔。大直径合金锭或饼需要用水压机或快锻水压机锻造。
3.目前，合金化程度高、不易变形的合金广泛用于精密铸造，如铸造涡轮叶片和导向叶片。为了减少或消除铸造合金中垂直于应力轴的晶界和气孔，近年来发展了定向结晶技术。在此过程中，晶粒在合金凝固过程中沿一个结晶方向生长，从而获得平行柱状晶粒，没有横向晶界。实现定向结晶的首要工艺条件是在液相线和固相线之间建立并保持足够的轴向温度梯度和良好的轴向散热条件。另外，为了消除所有的晶界，需要研究单晶叶片的制造技术。
4.粉末冶金工艺主要用于生产沉淀强化和氧化物弥散强化高温合金。该工艺可使不能变形的铸造高温合金普遍获得塑性甚至超塑性。
5.综合处理高温合金的性能与合金的显微组织密切相关，而显微组织受金属热处理的控制。高温合金一般需要热处理。沉淀强化合金通常采用固溶处理和时效处理。固溶强化合金只进行固溶处理。一些合金在时效处理前必须经过一次或两次中间处理。固溶处理的第一步是使第二相溶入合金基体，使时效处理时γ、碳化物(钴基合金)等强化相均匀析出，第二步是获得合适的晶粒尺寸，保证高温蠕变和持久性能。
6.固溶处理温度一般为1040 ~ 1220℃。目前广泛使用的合金在时效前往往要经过1050 ~ 1100℃的处理。中间处理的主要作用是在晶界析出碳化物和γ膜，改善晶界状态。同时，有些合金还析出一些颗粒较大的γ相，与时效处理时析出的细小γ相形成合理匹配。时效处理的目的是从过饱和固溶体中均匀析出γ相或碳化物(钴基合金)，以提高高温强度。时效处理温度一般为700 ~ 1000℃。
