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镍基超级合金的蠕变疲劳裂纹扩展分析及损伤模拟为张国滨所著的一篇论文
副题名
外文题名
Investigation of creep-fatigue crack growth and damage simulation in nickel-based super-alloys
论文作者
张国滨著
导师
袁荒指导
学科专业
学位级别
工学博士
学位授予单位
北京理工大学
学位授予时间
2012
关键词
馆藏号
唯一标识符
108.ndlc.2.1100009031010001/T3F24.006376936
馆藏目录
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一、竞争格局镍合金在家用领域主要应用在电子电工产品方面,主要应用于电视制造、家电制造等。曾经预测铜合金引线框架带材将完全代替镍合金引线框架带材的情况,目前通过市场的甄别分类,显示出镍合金不能完全代替,...
镍基合金通俗来理解就是以镍为基础的合金,即镍的占的百分比最高,通常超过50%,例如蒙乃尔合金,哈氏合金B,C系列等,而不锈钢从本质上来说是一种“钢”,因此其中铁占的百分比最高
其次在耐高温或者耐腐蚀的性能上,与304相比,具有更加优秀的耐高温或者耐腐蚀性能,是304不可取代的。另外,从不锈钢的分类上,特殊不锈钢的金相组织是一种稳定的奥氏体金相组织。 由于这种特种不锈钢是一种...
基于短裂纹的LDIOCZ铝合金腐蚀预疲劳裂纹扩展
腐蚀疲劳是一种由疲劳应力和腐蚀介质共同引起的材料损伤,利用扫描电子显微镜原位观测技术对于预腐蚀LD10CZ铝合金进行了疲劳试验研究,试验结果表明腐蚀损伤强烈影响铝合金的疲劳裂纹扩展行为。
TA5钛合金的疲劳裂纹扩展门槛值与疲劳裂纹扩展速率的关系
研究了大规格TA5钛合金热轧环材的疲劳裂纹扩展门槛值ΔKTh与疲劳裂纹扩展速率dA/dN之间的关系。结果表明,ΔKTh值可由近门槛区的dA/dN表达式直接按定义dA/dN值算,而无需进行繁琐的试验测定。这一结果同样适用于β区加热热轧TA5钛合金板材。
一、竞争格局
镍合金在家用领域主要应用在电子电工产品方面,主要应用于电视制造、家电制造等。
曾经预测铜合金引线框架带材将完全代替镍合金引线框架带材的情况,目前通过市场的甄别分类,显示出镍合金不能完全代替,并且已基本形成镍合金占20%,铜合金占80%的比例。近年来随着集成电路的小型化,Ni42镍合金带材由于特殊的性能,用量在扩大。
二、驱动力
1、镍基合金材料国产化水平较低,机会较大
我国已是世界彩电、彩管生产的大国,但是到目前为止,彩管用金属功能材料基本上依靠进口,彩管材料的国产化率不足10%,这为我国精密合金行业的发展提供了发展空间,高精度精密合金板带材已列入国家鼓励发展的高科技项目,因此显像管电视用镍合金带材将仍有很大的量。
2、镍基合金材料在电视机行业的不可替代性。
3、低膨胀镍合金优势明显。
三、阻碍因素
1、电视机等家用电子行业竞争激烈,整体步入微利时代。
彩电行业在家电行业中甚至于与经济领域内的任何一个行业相比,都可以说是市场化程度最深的行业之一。低价格策略的无序竞争使彩电行业整体进入了微利时代,当然这也许只是对久经价格战的国内彩电厂商而言,外国的跨国公司不可以同日而语。
2、镍基合金在家用电子行业应用比重的下降。
一、竞争格局
国际镍业研究组织(INSG)预期2011年全球镍消费量将由2010年的143万吨升至153万吨。INSG对2010年和2011年的产量预期不包括可能影响产量的调整因素。2009年镍市场过剩量约为11万吨,全球产量为135万吨,消费量为124万吨。
二、驱动力
国内镍合金市场需求迅速增加,发展前景良好,而目前国内镍合金带材加工行业处于老产业和新产业更替阶段,市场机遇良好。国内镍合金加工水平整体落后,体现在工艺技术、产品规格、产品质量、生产规模等方面,国家急需的电子电工行业镍合金带材、工业建设镍合金板材等。
三、阻碍因素
1、国内镍合金加工水平整体落后
主要体现在工艺技术、产品规格、产品质量、生产规模等方面,国际急需的电子电工行业镍合金带材、工业建设镍合金板材等,目前大部分依赖国外进口,受到国外制约。因此,全面提升镍合金加工水平、加快产品结构调整和技术进步显得非常紧迫,这是国家对镍合金产业发展的要求,也是加快经济发展的必需。
2、原材料价格波动较大,成为未来主要的竞争点
镍及镍合金板带材作为重要的金属材料具有很强的增值能力,随着中国经济的发展对镍几镍合金板带材的需求日益旺盛,产品价格也将随着市场的发展发生波动。
以镍为基加入其他元素组成的合金就叫镍合金。镍具有良好的力学、物理和化学性能,添加适宜的元素可提高它的抗氧化性、耐蚀性、高温强度和改善某些物理性能。镍合金可作为电子管用材料、精密合金(磁性合金、精密电阻合金、电热合金等)、镍基高温合金以及镍基耐蚀合金和形状记忆合金等。在能源开发、化工、电子、航海、航空和航天等部门中,镍合金都有广泛用途。镍能与铜、铁、锰、铬、硅、镁组成多种合金。其中镍铜合金是著名的蒙乃尔合金,它强度高,塑性好,在750度以下的大气中,化学性能稳定,广泛用于电气工业,真空管,化学工业,医疗器材和航海船舶工业等方面。
一、镍基合金定义
镍基合金一般以Ni含量超过30wt%之合金称之,常见产品之Ni含量都超过50wt%, 由于具有超群的高温机械强度与耐蚀性质,与铁基和钴基合金合称为超合金(Superalloy),一般是应用在540℃以上的高温环境,并依其使用场合,选用不同合金设计,多用于特殊耐蚀环境、高温腐蚀环境、需具备高温机械强度之设备。常应用于航天、能源、石化工业或特殊电子/光电等领域。
二、起源与发展
镍基合金是30年代后期开始研制的,英国于1941年首先生产出镍基合金 Nimonic75(Ni-20Cr-0.4Ti);为了提高潜变强度又添加Al,研制出Nimonic 80(Ni-20Cr- 2.5Ti-1.3Al);而美国于40年代中期,俄罗斯于40年代后期,中国于50年代中期也先后开发出镍基合金。镍基合金的发展包括两个方面,即合金成分的改良和生产技术的革新。
50年代初,真空熔炼技术的发展,为炼制含高Al和Ti 的镍基合金创造了条件,而带动了合金强度与使用温度的大幅提高。50年代后期,由于涡轮叶片工作温度的提高,要求合金有更高的高温强度,但是合金的强度高了,就难以变形,甚至不能变形,于是采用精密铸造技术,发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60年代中期发展出性能更好的方向性结晶和单晶高温合金,以及粉末冶金高温合金。
为了满足舰船和工业燃气轮机的需要,60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高Cr镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内,镍基合金的工作温度从700 提高1,100℃,平均每年提高10℃左右。时至今日,镍基合金之使用温度已可超过1,100℃,从前述最初成份简单之Nimonic75 合金,到近期发展出之MA6000 合金,在1,100℃时拉伸强度可达2,220MPa、屈服强度为192MPa;其1,100℃/137MPa条件下之持久强度约达1,000小时,可用于航空发动机叶片。
S-N曲线以R=-1(对称循环)时的曲线作为基本曲线。