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牌号成分
MP35N合金丝材MP35N带材
作者：admin 发布时间：2022-05-05 15:01点击：
MP35N也被称为Allvac 35N。
MP35N 是一种可进行时效硬化处理的镍-钴类合金，具有多种性质的独特组合 – 超高强度、韧性、延展性和出色的抗腐蚀性。MP35N 在硫化氢、盐水和其他氯化物溶液中具有抗腐蚀性。在海水和其他恶劣环境中，它还具有出色的抗缝隙腐蚀和抗应力腐蚀破裂能力。适合要求兼具高强度、高模数值和良好抗腐蚀性的环境。此合金的应用还包括医疗器械和牙科产品。
ＭＰ３５Ｎ （Ｃｏ－３５Ｎｉ－２０Ｃｒ－１０Ｍｏ）自１９６８年被发现以来，以其超高的强度、极强的耐腐蚀性以及良好的耐疲劳性，已广泛应用于航天紧固件、骨科植入物、石化工业的水下钻井等装备中。近些年的研究已 经 发 现，ＭＰ３５Ｎ 合金的强化来源于两个方面，一个是冷变形强化，经过一定的冷变形后，其强度可比固溶态提高３～５倍，另一个是时效热处理，可使得冷态 ＭＰ３５Ｎ 合金获得二次强化。对其强化机制研究发现，其主要强化机制为片层状的孪晶，同时已有研究指出，ＮＰ３５Ｎ 在室温下为低层错能的 面 心 立 方 结 构。其ｆｃｃ的单相结构以及单一的强化机制，限制了其强度的进一步提高，然而通过微量稀土元素的添加来进一步提高合金的性能是一很好的途经。稀土 Ｙ 作为世界上第一种被发现 的稀土元素，由于具有独特的核外电子排布，在合金中具有较大的固溶度，可净化合金熔液、改善合金组织、提高合金室温及高温力学性能、增强合金耐蚀性能等，备受研究者的青睐，随着科技的进步Ｙ在国民经济的冶金、化工、航天、能源、电子等领域均发挥着重要作用。
对于 MP35N 时效二次强化，Graham 等认为是由于应力诱导生成的 HCP 相和基体 FCC 相之间的界面上出现了 Mo 原子偏析，并进一步生成六角形结构的金属间化合物 Co3Mo，其在时效过程中片状组织阻碍了位错运动，起到强化作用． 基于无HCP 相析出、仅有形变孪晶形成的研究者 Ishmaku 等和 Sorensen 等认为，时效引起了 Mo 原子向堆垛层错和孪晶的偏聚，和形变孪晶共同起到了强化作用． 中国在 Co 合金尤其是 Co－Ni 合金方面的研究较少． 例如常用的 3J21 合金带材或线材其强度最高 仅 1 865 MPa． 虽有个别专利通过双真空熔炼、 冷拉丝、冷轧、合金合成、时效处理工艺使强度甚至超过了 3 GPa，但是工艺琐、成本较高． 本文结合国内外研究情况，自行熔炼 MP35N 合金，通过工艺改进提高强度，同时探究其强化机制．
２）虽然添加了稀土 Ｙ 在１１００℃高温退火时析出含Ｙ颗粒，但是未溶Ｙ的颗粒并未起到强化作 用，合金的强化机制依然是时效过程中以层错为核心形成的孪晶；同时随着时效温度的升高，时效时间的延长，虽然析出粒子未完全融入基体，但是Ｙ的分布趋于均匀。
MP35N 是一种可进行时效硬化处理的镍-钴类合金，具有多种性质的独特组合 – 超高强度、韧性、延展性和出色的抗腐蚀性。MP35N 在硫化氢、盐水和其他氯化物溶液中具有抗腐蚀性。在海水和其他恶劣环境中，它还具有出色的抗缝隙腐蚀和抗应力腐蚀破裂能力。适合要求兼具高强度、高模数值和良好抗腐蚀性的环境。此合金的应用还包括医疗器械和牙科产品。
| MP35N合金的化学成分 | |||||
| 元素 | Co | Cr | Ni | Mo | Y |
| 含量 | 33.8 | 21 | 35.47 | 9.4 | ~ |
| 元素 | C | P | S | Si | |
| 含量 | 0.013 | 0.008 | 0.0018 | 0.17 | |
| MP35N物理性能 | ||
| 密度 | 8.43 g/cm³ | 0.304 lb/in³ |
| 熔点 | 1440°C | 2625°F |
| 膨胀系数 | 12.8 μm/m °C (20 – 100°C) | 7.1 x 10-6 in/in °F (70 – 212°F) |
| 刚性模数 | 80.7 kN/mm² | 11705 ksi |
| 弹性模数 | 234 kN/mm² | 33939 ksi |
| 状况 | 抗拉强度 | 工作温度 | ||
| N/mm² | ksi | °C | °F | |
| 退火 | < 1100 | < 160 | -200 至 +315 | -330 至 +600 |
| 弹性回火 | 1400 – 1900 | 203 – 276 | -200 至 +315 | -330 至 +600 |
| 弹性回火 + 时效处理 | 1900 – 2200 | 276 – 319 | -200 至 +315 | -330 至 +600 |
ＭＰ３５Ｎ （Ｃｏ－３５Ｎｉ－２０Ｃｒ－１０Ｍｏ）自１９６８年被发现以来，以其超高的强度、极强的耐腐蚀性以及良好的耐疲劳性，已广泛应用于航天紧固件、骨科植入物、石化工业的水下钻井等装备中。近些年的研究已 经 发 现，ＭＰ３５Ｎ 合金的强化来源于两个方面，一个是冷变形强化，经过一定的冷变形后，其强度可比固溶态提高３～５倍，另一个是时效热处理，可使得冷态 ＭＰ３５Ｎ 合金获得二次强化。对其强化机制研究发现，其主要强化机制为片层状的孪晶，同时已有研究指出，ＮＰ３５Ｎ 在室温下为低层错能的 面 心 立 方 结 构。其ｆｃｃ的单相结构以及单一的强化机制，限制了其强度的进一步提高，然而通过微量稀土元素的添加来进一步提高合金的性能是一很好的途经。稀土 Ｙ 作为世界上第一种被发现 的稀土元素，由于具有独特的核外电子排布，在合金中具有较大的固溶度，可净化合金熔液、改善合金组织、提高合金室温及高温力学性能、增强合金耐蚀性能等，备受研究者的青睐，随着科技的进步Ｙ在国民经济的冶金、化工、航天、能源、电子等领域均发挥着重要作用。
冷变形 MP35N 合金的时效强化机理
MP35N 合金的强化来源于两个方面: 一个是冷变形强化，其强度比固溶态提高 35 倍; 另一个是时效热处理，可使强度进一步提高 20%以上］，但是对于其强化机制却至今仍未统一． 对于 MP35N 合金冷加工强化机制的分歧主要在于是否形成了马氏体． Graham 等将包括MP35N 合金在内的 Co－Ni 复相合金的线性加工硬化归结于形变诱导发生的马氏体相( HCP) ，第二阶段的加工硬化来自于交错分布的 HCP 相与面心立 方结构( FCC) 基体之间形成的机械孪晶． Raghavan 等则认为，由于应变诱发马氏体转变的温度低于室温( 77 K) ，因此 MP35N 室温变形强化与马氏体无关，仅是因为产生了形变孪晶． Singh 等通过 X 射线衍射( XRD) 和透射电镜( TEM) 分析了 MP35N 合金中冷加工形成的片层状结构，XRD 结果只显示了面心立方基体相，没有发现第二相的存在，然而透射电镜结果表明同时包含了孪晶和 HCP 相． Prasad等对直径为 100μm 的 MP35N 线材，研究了拉伸前后的由表层到中心层的微观组织，并通过 TEM 进行详细分析，认为起强化作用的片层结构是厚度1 nm1 μm的孪晶，并非 HCP 相．对于 MP35N 时效二次强化，Graham 等认为是由于应力诱导生成的 HCP 相和基体 FCC 相之间的界面上出现了 Mo 原子偏析，并进一步生成六角形结构的金属间化合物 Co3Mo，其在时效过程中片状组织阻碍了位错运动，起到强化作用． 基于无HCP 相析出、仅有形变孪晶形成的研究者 Ishmaku 等和 Sorensen 等认为，时效引起了 Mo 原子向堆垛层错和孪晶的偏聚，和形变孪晶共同起到了强化作用． 中国在 Co 合金尤其是 Co－Ni 合金方面的研究较少． 例如常用的 3J21 合金带材或线材其强度最高 仅 1 865 MPa． 虽有个别专利通过双真空熔炼、 冷拉丝、冷轧、合金合成、时效处理工艺使强度甚至超过了 3 GPa，但是工艺琐、成本较高． 本文结合国内外研究情况，自行熔炼 MP35N 合金，通过工艺改进提高强度，同时探究其强化机制．
稀土 Ｙ对 ＭＰ３５Ｎ合金组织和性能的影响
1）在 ＭＰ３５Ｎ 合金中添加稀土 Ｙ 能使合金再结晶晶粒明显细化，但是对该合金经过高于８０％的冷轧变形后的力学性能、经４００℃～７００℃不同时效温度及在５００℃不同时效时间时效 后 的力学性能的提高无明显的作用，而且并未改变该合金的最佳时效条件，依然为５００℃时效４ｈ后力学性能达到最佳。２）虽然添加了稀土 Ｙ 在１１００℃高温退火时析出含Ｙ颗粒，但是未溶Ｙ的颗粒并未起到强化作 用，合金的强化机制依然是时效过程中以层错为核心形成的孪晶；同时随着时效温度的升高，时效时间的延长，虽然析出粒子未完全融入基体，但是Ｙ的分布趋于均匀。
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