Оптимальна конструкція легування нікелю є одним із ключових моментів даної дослідно-конструкторської роботи. Базові сплави є найбільш широко використовуваними сплавами в галузі суперсплавів, особливо в аерокосмічній та оборонній галузях, таких як розробка найсучаснішого обладнання, такого як авіаційні двигуни, що відіграє важливу роль, оскільки різні елементи сплаву можуть бути розчинені у сплаві на основі нікелю та може підтримувати хорошу структурну стабільність, що забезпечує багато способів покращення продуктивності суперсплаву на основі нікелю. Розвиток науки і техніки висуває підвищені вимоги до суперсплаву на основі нікелю. Щоб задовольнити ринковий попит, необхідно прискорити дослідження суперсплаву на основі нікелю, покращити його комплексні характеристики
1. Міцність розчину
Основним засобом посилення властивостей жаропрочного сплаву на основі нікелю є додавання відповідних твердорозчинних зміцнюючих елементів. Сплав для зміцнення твердого розчину має чудову стійкість до окислення та стійкість до втоми, а також хорошу пластичність. Виходячи з цих характеристик, суперсплави на основі нікелю можна використовувати для виготовлення металевих деталей з високими робочими температурами, таких як лопаті двигуна. Атомний радіус нікелю близький до радіуса легуючих елементів, таких як вольфрам і молібден. Виходячи з цих характеристик, велика кількість легуючих елементів, таких як вольфрам, молібден і кобальт, можуть бути розчинені в нікелі одночасно без появи нових фаз. Результати показують, що температурний діапазон розчину звичайних металів, як правило, становить від 1050 до 1560. Сполучені Штати розробили хороші характеристики розчину зміцнення сплаву на основі нікелю, деформаційного суперсплаву Haynes280, цей сплав при високій температурі 1400, міцність до 165 МПа, подовження до 87 відсотків головним чином через додавання тугоплавких металевих елементів у сплав, таких як вольфрам і хром та інші елементи; У той же час додається невелика кількість вуглецю для утворення карбідів, які можуть перешкоджати росту зерен і зміцнювати межі зерен. Результати також показують, що міцність сплаву можна покращити, додавши велику кількість молібдену та інших тугоплавких металевих елементів. Стабільність мікроструктури сплаву можна покращити додаванням рутенію. Додаючи певну кількість тугоплавких металів, таких як вольфрам, корозійну стійкість сплаву можна покращити за певних обставин. Стійкість до окисної корозії може бути значно покращена шляхом додавання певної кількості рідкоземельних елементів.
2. Посилення опадів і посилення дисперсії
Фазу '-Ni3(Al, Ti)) можна осадити шляхом додавання певної кількості елементів, що зміцнюють осад, до суперсплаву на основі нікелю під час старіння, що значно підвищує міцність металу. Однак за умов високотемпературної роботи осад легко агрегувати та рости, і деякі з них можуть знову розчинятися в матриці, таким чином знижуючи міцність при високій температурі. В останні роки більше уваги приділяють жаросплавам на основі нікелю з дисперсійним зміцненням оксидів. Цей вид сплаву зазвичай використовує процес механічного сплаву, отримуючи ультратонкий (менше 50 нм) за високотемпературної стабільності оксид, рівномірно диспергований у матриці мікроструктури сплаву zn-al. Міцність сплаву за умов, близьких до плавлення сам по собі точковий сплав все ще може підтримувати відмінні характеристики повзучості при високій температурі, чудову стійкість до високотемпературного окислення та стійкість до сірковуглецевої корозії. В даний час існує три види суперсплавів на основі нікелю, які були комерційно випущені. Сплав MA956 має найвищу стійкість до окислення та корозійну стійкість до вуглецю та сірки серед суперсплавів, які можна використовувати як футерівку камери згоряння авіаційних двигунів.
