司太立合金耐高温耐腐蚀性能

如题所述

司太立合金以其独特的耐高温和耐腐蚀性能脱颖而出。尽管钴基高温合金的中温强度相对较低,只有镍基合金的50-75%,但在高温环境下,如980℃以上,其表现却相当出色,具有高强、抗热疲劳、抗热腐蚀和优异的耐磨性。这些特性得益于良好的焊接性能,使其成为制造航空喷气发动机、工业燃气轮机和舰船燃气轮机导向叶片、喷嘴导叶以及柴油机喷嘴的理想选择。


在合金的强化机制中,碳化物起着关键作用。MC碳化物是主要强化相,如M23C6在司太立合金中缓慢冷却时析出。细小的M23C6能与基体γ形成共晶体,对强化效果显著,尤其是当碳化物颗粒分散在晶界时,能够有效阻止晶界滑移,提高持久强度。HA-31(X-40)合金的显微组织中就包含这种弥散强化的(CoCrW)6 C型碳化物。


然而,司太立合金中的一些拓扑密排相,如西格玛相和Laves相可能带来脆性问题。对于强化手段,司太立合金通常较少依赖金属间化合物,如Co3 (Ti﹐Al)和Co3Ta,因为它们在高温下的稳定性较低。不过,近年来,一些新型司太立合金通过使用稳定金属间化合物进行强化,也有所突破。


碳化物的热稳定性是司太立合金的一大优势。随着温度升高,碳化物的长大速度较慢,回溶于基体的温度可达1100℃,这使得司太立合金在高温条件下的强度下降相对较慢。在抗热腐蚀方面,司太立合金表现出优于镍基合金的特性,主要原因是钴的硫化物熔点更高,且硫在钴中的扩散率更低,这有利于在合金表面形成保护层,抵御碱金属硫酸盐的腐蚀。然而,司太立合金的抗氧化性能通常逊色于镍基合金。


早期的司太立合金生产依赖于非真空工艺,但随着技术进步,新型合金如Mar-M509合金通过添加活性元素锆和硼等,并采用真空冶炼和铸造技术,进一步提升了合金性能。


扩展资料

司太立合金(Stellite)是一种能耐各种类型磨损和腐蚀以及高温氧化的硬质合金。即通常所说的钴铬钨(钼)合金或钴基合金,司太立合金由美国人Elwood Hayness 于1907年发明。司太立合金是以钴作为主要成分,含有相当数量的镍、铬、钨和少量的钼、铌、钽、钛、镧等合金元素,偶而也还含有铁的一类合金。根据合金中成分不同,它们可以制成焊丝,粉末用于硬面堆焊,热喷涂、喷焊等工艺,也可以制成铸锻件和粉末冶金件。

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