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Alloy 188(钴镍铬钨合金)百科

发布:sonhooalloy 浏览:8499次

该合金是一种钴基固溶强化型高温合金,以其出色的高温强度和卓越的抗氧化性能而著称。

Alloy 188 高性能高温合金百科参数

概述
Alloy 188 是一种由 Haynes International 公司开发的钴镍铬钨合金。它主要通过碳化物和固溶强化,在高达1095°C(2000°F)的温度下仍能保持优异的强度和良好的抗氧化性。此外,它还具有良好的成型、焊接等加工性能,被广泛应用于航空航天、石油化工及工业热处理领域。


1. 化学成分(典型重量百分比)

Alloy 188 的成分设计旨在平衡高温强度与耐腐蚀性能,主要元素如下:

  • 钴 (Co): 余量 (约39-41%)

  • 镍 (Ni): 20.0 - 24.0%

  • 铬 (Cr): 21.0 - 23.0% (提供抗氧化和耐腐蚀性)

  • 钨 (W): 13.0 - 15.0% (固溶强化元素)

  • 铁 (Fe): ≤ 3.0%

  • 镧 (La): 0.02 - 0.12% (微量添加以显著改善抗氧化性)

  • 碳 (C): 0.05 - 0.15%

  • 硅 (Si): 0.20 - 0.50%

  • 锰 (Mn): ≤ 1.25%

  • 磷 (P): ≤ 0.020%

  • 硫 (S): ≤ 0.015%

  • 硼 (B): ≤ 0.015%


2. 物理性能

  • 密度: 9.13 g/cm³ (0.330 lb/in³)

  • 熔点范围: 1300°C 至 1430°C (2370°F 至 2600°F)

  • 居里温度: 约 -196°C (-320°F),表明其在室温及高温下均为非磁性材料。

  • 比热容 (20°C): 0.444 J/g-°C

  • 热导率:

    • 室温: 10.9 W/m-K

    • 1000°C: 25.3 W/m-K

  • 电阻率 (室温): 0.99 μΩ-m


3. 力学性能

Alloy 188 在高温下表现出极高的强度和良好的塑性。

  • 典型室温拉伸性能(固溶退火态):

    • 抗拉强度: ≥ 965 MPa (140 ksi)

    • 屈服强度 (0.2%): ≥ 485 MPa (70 ksi)

    • 延伸率: ≥ 45%

  • 高温拉伸强度(典型值):

    • 在 815°C (1500°F):抗拉强度约为 585 MPa

    • 在 980°C (1800°F):抗拉强度约为 315 MPa

  • 持久强度(蠕变断裂):

    • 在 980°C (1800°F) 下,100小时断裂应力约为 90 MPa

  • 弹性模量:

    • 室温拉伸弹性模量: 234 GPa (34 x 10³ ksi)


4. 制造与热处理工艺

  • 热处理:

    • 固溶热处理: 通常加热至 1175°C 至 1230°C (2150°F 至 2250°F),随后快速水淬或快速冷却,以获得最佳的耐腐蚀性和高温塑性。合金通常以固溶退火状态供应。

    • 去应力处理: 对于冷加工后的零件,可在 800°C (1475°F) 左右进行去应力退火,但需注意这可能影响材料的力学性能。

  • 热加工:

    • 热加工温度范围通常控制在 980°C 至 1205°C (1800°F 至 2200°F)。建议在加热炉中均匀预热,加工后根据需要进行快速冷却。

  • 冷加工:

    • Alloy 188 具有较好的延展性,便于进行冷轧、冷拔等成型操作。但由于其高强度,需要比不锈钢更大的设备功率。中间退火可能需要多次进行以消除加工硬化。

  • 焊接:

    • 具有优异的焊接特性,可采用氩弧焊(TIG)、金属极惰性气体保护焊(MIG)、等离子弧焊(PAW)和电阻焊等方法。

    • 通常使用同质填充金属(如ERNiCrCoMo-1,对应Alloy 188焊丝)进行焊接。焊后通常无需进行热处理,但若在苛刻腐蚀环境下使用,建议进行焊后退火。


5. 抗氧化与耐腐蚀性能

  • 抗氧化性: 由于含有较高比例的铬和镧元素的微量添加,Alloy 188 在高温循环氧化条件下表现极为出色,优于许多其他高温合金。它能形成致密的氧化铬保护层,有效阻止进一步氧化,最高使用温度可达1150°C左右。

  • 耐腐蚀性: 在多种腐蚀性介质中表现良好,特别是在石油化工环境、燃烧废气环境及多种弱酸和盐溶液中具有优异的耐蚀性。


6. 典型应用领域

  • 航空航天: 用于制造燃气轮机的燃烧室、火焰稳定器、加力燃烧室部件、涡轮机匣、喷气发动机尾喷管以及各种隔热罩。

  • 工业炉: 热处理炉的炉辊、马弗罩、传送带、料筐及各种耐热夹具。

  • 石油化工: 用于制备高温裂解管、转化炉管及催化重整设备中的构件。

  • 核电与化工: 在高温高压且需要材料具有高强度的环境中使用的零部件。

总结来说,Alloy 188 是一款结合了高强度、卓越抗氧化性和良好加工性能的钴基高温合金,尤其适用于需要在980°C以上温度长期稳定工作的关键部件。



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