Udimet 500(U-500)是一种时效硬化型镍基合金,具有优异的高温强度、耐腐蚀性和抗氧化性能。它广泛应用于航空航天、能源和化工等领域,特别是在高温高压环境下。以下是关于Udimet 500的详细介绍:
1. 化学成分Udimet 500 的主要化学成分如下:
镍(Ni): 余量(通常占 50% 以上)
铬(Cr): 17-20%
钴(Co): 15-21%
钼(Mo): 3.5-5.0%
铝(Al): 2.75-3.25%
钛(Ti): 2.0-2.6%
铁(Fe): ≤2.0%
碳(C): ≤0.08%
锰(Mn): ≤0.20%
硅(Si): ≤0.20%
硼(B): ≤0.010%
锆(Zr): ≤0.050%
特点:通过添加铝、钛等元素实现时效硬化,提高高温强度和抗氧化性能。
2. 物理性质特性数值密度8.22 g/cm³熔点1315-1365°C热导率(室温)11.4 W/(m·K)热膨胀系数13.5 µm/(m·K)(20-100°C)磁性能无磁性3. 机械性能特性数值(时效处理后)抗拉强度1200-1400 MPa屈服强度(0.2%)900-1100 MPa延伸率10-15%硬度(HRC)35-40弹性模量210 GPa4. 耐腐蚀性高温氧化:在 980°C 以下具有优异的抗氧化性能。
酸性环境:对硫酸、盐酸等非氧化性酸有较好的耐腐蚀性。
碱性环境:在氢氧化钠、氢氧化钾等碱性溶液中表现良好。
硫化环境:在含硫环境中具有较好的抗硫化腐蚀性能。
5. 高温性能Udimet 500 在高温下表现出优异的强度和抗蠕变性能:
工作温度:长期使用温度可达 870°C,短期使用温度可达 980°C。
抗蠕变性:在高温高压环境下具有优异的抗蠕变性能。
6. 加工与焊接热加工:推荐热加工温度为 980-1175°C,需快速冷却以保持性能。
冷加工:由于硬度高,冷加工难度较大,通常采用热加工。
焊接:
方法:TIG(氩弧焊)、MIG、等离子焊。
填充材料:推荐使用同质焊丝(如 Udimet 500 焊丝)。
注意事项:焊接时需预热(200-300°C)并控制层间温度,避免裂纹。
热处理:
固溶处理:1080°C,快速冷却(水冷或空冷)。
时效处理:760°C,保温 16 小时,空冷。
7. 应用领域Udimet 500 广泛应用于以下领域:
行业典型用途航空航天涡轮叶片、发动机部件、燃烧室(高温高强度)。能源燃气轮机部件、核反应堆部件(高温抗蠕变)。化工高温反应器、换热器、阀门(耐腐蚀、耐高温)。石油与天然气井下工具、阀门(高温高压环境)。8. 国际标准标准类型对应牌号/标准号ASTMB637(高温合金棒材)AMS5708(航空航天材料规范)UNSN07500GB/T暂无直接对应标准,可参考高温合金标准。9. 注意事项高温使用:
在 980°C 以上长期使用时,需注意氧化和热疲劳问题。
加工难度:
由于硬度高,机加工需使用硬质合金刀具或特殊工艺(如磨削)。
焊接工艺:
焊接时需严格控制预热和层间温度,避免裂纹和变形。
成本:
镍基合金成本较高,通常用于关键部件或高附加值产品。
10. 对比其他镍基合金特性Udimet 500Inconel 718Waspaloy硬度(HRC)35-4035-4535-40高温强度优优极优耐腐蚀性优优良主要用途涡轮叶片、发动机部件涡轮盘、螺栓涡轮叶片、发动机部件总结:
Udimet 500 是一种高性能时效硬化型镍基合金,以其优异的高温强度、耐腐蚀性和抗氧化性能,在航空航天、能源和化工等领域得到广泛应用。尽管加工难度较大且成本较高,但其在极端环境下的表现使其成为不可替代的材料。