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鈷基合金材料的使用是否稀缺和重要?

鈷基合金是壹種能抵抗各種類型的磨損和腐蝕以及高溫氧化的硬質合金。也就是所謂的鈷鉻鎢(鉬)合金或鎢鉻鈷合金(鎢鉻鈷合金是美國人埃爾伍德·海恩斯在1907年發明的)。鈷基合金是壹種以鈷為主要成分的合金,含有相當數量的鎳、鉻、鎢,少量的鉬、鈮、鉭、鈦、鑭等合金元素,偶爾還有鐵。根據合金中成分的不同,可制成焊絲,粉末可用於硬面堆焊、熱噴塗、噴焊等工藝,也可制成鑄鍛件和粉末冶金零件。

鈷基合金按用途分類可分為鈷基耐磨合金、鈷基高溫合金和鈷基耐磨及水溶液腐蝕合金。壹般工況下,實際上是既耐磨又耐高溫或者耐磨又耐腐蝕,有些工況可能還要求既耐高溫又耐磨又耐腐蝕,越是復雜的工況越能體現鈷基合金的優勢。

鈷基高溫合金壹般缺少* *晶格強化相。雖然中溫強度較低(僅為鎳基合金的50-75%),但它們具有較高的強度,良好的抗熱疲勞性、抗熱腐蝕性和耐磨性,在980℃以上具有良好的可焊性。適用於制造航空噴氣發動機的導葉和噴嘴導葉、工業燃氣輪機和船用燃氣輪機、柴油機的噴嘴。

MC、M23C6和M6C是碳化物強化鈷基高溫合金中最重要的碳化物。緩慢冷卻時M23C6在晶界和枝晶間析出。在某些合金中,細小的M23C6可以與基體γ形成* * *晶體。MC碳化物顆粒太大,不能直接對位錯產生顯著影響,所以對合金的強化效果不明顯,而細小彌散的碳化物有很好的強化效果。位於晶界的碳化物(主要是M23C6)可以阻止晶界滑移,從而提高持久強度。鈷基高溫合金HA-31(X-40)的顯微組織是彌散的,強化相是(CoCrW)6 C碳化物。

某些鈷基合金中的拓撲密堆積相如適馬相和Laves相是有害的,會使合金變脆。鈷基合金很少被金屬間化合物強化,因為Co3 (Ti,Al),Co3ta等。在高溫下不夠穩定,但金屬間化合物強化的鈷基合金近年來也有所發展。

鈷基合金中的碳化物具有良好的熱穩定性。溫度升高時,鎳基合金中碳化物團聚的生長速度比γ相慢,在基體中再溶解的溫度也較高(可達1100℃),所以鈷基合金的強度壹般隨溫度升高而緩慢下降。

鈷基合金具有良好的抗熱腐蝕性能。壹般認為鈷基合金在這方面優於鎳基合金的原因是鈷(如Co-Co4S3*** *晶體,877℃)的硫化物熔點高於鎳(如Ni-Ni3S2***晶體,645℃),硫在鈷中的擴散速率遠低於鎳。而且由於大部分鈷基合金的鉻含量高於鎳基合金,所以可以在合金表面形成堿金屬硫酸鹽(如能抵抗Na2SO4腐蝕的Cr2O3保護層)。但是鈷基合金的抗氧化性通常比鎳基合金低得多。早期的鈷基合金是通過非真空熔煉和鑄造工藝生產的。後來開發的合金,如Mar-M509合金,是通過真空熔煉和真空鑄造生產的,因為它們含有更多的活性元素,如鋯和硼。