ニッケル基合金耐摩耗板は、合金耐摩耗板の中で最も広く使用されている合金で、特に航空宇宙分野や国防分野、航空機エンジン、ミサイル、その他の先端機器の開発などで重要な役割を果たしています。重要な役割。 ニッケル基合金にはさまざまな合金元素を溶解でき、良好な微細構造の安定性を維持できるため、特性を改善するさまざまな方法が提供されます。 科学技術の発展により、ニッケル基合金の耐摩耗性プレートに対する要求が高まっています。 市場の需要を満たすためには、ニッケル基合金耐摩耗板の研究を加速し、その総合性能を向上させる必要があります。 合金の最適化設計は、この研究開発作業の焦点です。
まずは固溶強化
ニッケル基合金耐摩耗板の性能を強化する主な手段は、適量の固溶強化元素を添加することです。 固溶体強化合金は耐酸化性、耐疲労性に優れ、可塑性も良好です。 その最大の利点は組織の安定性です。 これらの特性に基づいて、ニッケル基合金の耐摩耗性プレートを使用して、エンジンブレードなどのより高い動作温度での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、モリブデンおよび他の合金元素の原子半径に近く、これらの特性に基づいて、ニッケルは多数のタングステン、モリブデン、コバルトおよび他の合金元素を同時に溶解できますが、新しい相は生成しません。現れる。 研究によると、一般的な金属の溶解温度範囲は一般に 1050 ～ 1560 度の間です。 米国は、優れた固溶体強化合金であるニッケル基変形合金耐摩耗板ヘインズ 280 を開発しました。この合金は 1400 度の高温で、最大 165MPa の強度、最大 87% の伸びを実現します。 これは主に、タングステンやクロムなどの高融点金属元素が合金に添加されることによるものです。 同時に、開発プロセス中に少量の炭素が添加されて炭化物が形成され、これにより粒子の成長が妨げられ、粒子境界が強化される可能性があります。
この結果は、モリブデンなど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向上できることも示しています。 ルテニウム元素を添加すると、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と、特定の条件下で合金の耐食性を向上させることができます。 酸化腐食に対する耐性は、一定量のレアアースを添加することで大幅に向上します。
第二に、析出強化と分散強化
ニッケル基合金耐摩耗板に析出強化元素を一定量添加すると、時効中に '-Ni3(Al,Ti)相が析出し、金属の強度が大幅に向上します。 しかし、高温の作業条件下では、析出相が集まりやすく成長しやすく、一部はマトリックスに再溶解して高温強度が低下します。 近年、ニッケル基合金の酸化物分散強化耐摩耗板が注目されています。 このような合金は通常、機械的に合金化され、高温で合金マトリックス中に均一に分散された超微細 (50 nm 未満) の安定した酸化物の微細構造が得られます。 合金自体の融点に近い条件下でも合金の強度を維持することができ、優れた高温クリープ特性、優れた高温酸化耐性、炭素および硫黄の耐食性を備えています。 現在、商業的に生産されている酸化物分散強化ニッケル基合金耐摩耗板は主に 3 種類あります。MA956 合金は酸化雰囲気下で 1350 度に達し、耐酸化性、耐炭素性、耐硫黄腐食性で第一位にランクされています。合金の耐摩耗性プレートで、航空エンジンの燃焼室ライニングに使用できます。 MA754 合金は、1250 度の酸化雰囲気で使用でき、高温強度とアルカリガラス腐食に対する耐性を維持でき、エンジンのガイドグレーティングリングとガイドブレードの製造に使用されています。 MA6000 合金の 1100 度での引張強さと降伏強さは、それぞれ 222MPa と 192MPa です。 1100度/1000時間の耐久強度は127MPaと合金耐摩耗板としてはトップクラスで、航空機エンジンのブレードなどにも使用可能です。
