IN738LC在能源行业的应用案例

IN738LC合金概述
IN738LC合金是典型的γ相沉淀强化型镍基高温合金，合金中的相种类和合金元素较多，拥有十分优异的高温持久性能以及良好的抗腐蚀、抗疲劳性能等特点，被广泛应用于900℃工作温度以下的船舰、工业燃气轮机和航空发动机等热端部件。尤其是在高温和复杂应力工况，因此其价格通常十分昂贵。
 

IN738LC化学成分
C	Cr	Co	W	Mo	Al
0.09~0.13	15.7~16.3	8.0~9.0	2.4~2.8	1.5~2.8	3.2~3.7
Ti	Nb	Ta	B	Zr	Ni
3.2~3.7	0.6~1.1	1.5~2.0	0.005~0.015	0.025~0.08	余

 
 Inconel738镍基高温合金简介
IN738合金(全称Inconel 738)是美国Licensees of International Nickel公司研制出来的，它是一种含Mo、W、Ta、Nb等难溶元素的沉淀强化型镍基高温合金。该合金受Mo、W、Cr溶入基体的固溶强化以及金属间化合物Ni₃(Al,Ti)的沉淀强化和金属碳化物(Ti,Ta,Nb)C的晶界强化共同作用，表现出较高的耐氧化、耐腐蚀和抗蠕变性能等，因而被长期应用于石油化工、航空航天的涡轮耐热耐腐蚀性零
部件的制造。根据含碳量的不同，IN738还有两种改进型合金，一种为低碳类IN738LC合金，另一种为超低碳类IN738FC合金。
 
 
一般而言，INCONEL合金系列具有以下特点：
 
高温强度：INCONEL合金在高温环境下保持较高的强度，具有优异的抗氧化和抗蠕变性能。
 
耐腐蚀性：INCONEL合金对于腐蚀和氧化具有良好的抵抗能力，包括对酸性、碱性和盐腐蚀的抗性。
 
热膨胀性：INCONEL合金具有较低的热膨胀系数，可以在高温环境下保持相对稳定的尺寸。时效处理
高温合金时效处理，有时也称沉淀处理，其目的是在合金基体中析出一定数量和大小的强化相，如γ'相、γ"相等，以达到合金最大的强化效果[57]。通常，随着合金中合金元素含量的增多，合金的时效温度也随之增加，尤其是随着钨、铝、妮、钼、和钛的含量增加而升高，其温度最低为650℃,最高为980℃l58]。有些合金时效温度应有所改变，目的是抑制σ、μ等一些有害相的析出。一般来说，时效温度就是合金的主要使用温度。为了调整有些高温合金强化相的大小，有些高温合金分为二级时效，以获得较为合适的强度和塑性。绝大部分高温合金的强化相为γ'相，y相的大小和数量对强化程度会产生很大影响[59],因此时效处理对合金强度起至关重要的作用。
 
 
 
IN738LC固溶处理
(1)经过不同温度和保温时间的固溶处理后，随着温度的升高和保温时间的增
 
加，XOY面的晶粒尺寸随之增加，但是在1230℃往后尺寸变化不大，XOZ面晶粒由粗长的柱状晶向的等轴晶转变，综合对比晶粒尺寸和等轴化程度来看1230℃的固溶温度效果最好。
(2)经过不同的固溶处理+中间处理+时效处理后发现不同晶粒之间析出了不同形貌的γ'相。经证实，γ'相产生这种形貌上的差异是出现在中间处理之后，并且经过中间处理后晶界上析出较大不规则的γ相和M₂₃C₆型碳化物。
(3)对比高温拉伸力学性能进行分析发现，SLM成形IN738LC合金经过热等静压+固溶处理(1230℃×2h,炉冷)+中间热处理(1120℃×2h,炉冷)+时效处理(900℃×24h,空冷)的复合处理后，材料的综合高温力学性能最好。1000℃时σb分别为横向375MPa、纵向385MPa,c₅分别为横向260MPa、纵向259MPa,δ分别为横向7%、纵向11.1%,u分别为横向5.5%、纵向13%;1100℃时除纵向断面收缩率略有上升外其余各项指标下降比较明显，其中σb分别为横向149MPa、纵向153MPa,cs分别为横向84MPa、纵向100MPa,δ分别为横向5.5%、纵向9.91%,
ψ分别为横向5%、纵向15%。