(1) Thành phần hóa học: Một "Siêu áo giáp" phối hợp nhiều{1}}nguyên tố
Tấm NiCrNbMo hợp kim dựa trên niken- trông giống như một "siêu áo giáp" được rèn tỉ mỉ bao gồm nhiều nguyên tố. Mỗi thành phần thực hiện chức năng cụ thể của mình, cùng nhau thiết lập nền tảng cho hiệu suất vượt trội. Trong số đó, niken đóng vai trò là vật liệu cơ bản, với hàm lượng luôn vượt quá 50%. Nó giống như nền tảng vững chắc của một lâu đài, mang lại cho tấm này độ ổn định nhiệt độ-cao tuyệt vời và độ dẻo dai vượt trội, cho phép tấm duy trì độ ổn định và độ tin cậy về cấu trúc ngay cả trong môi trường-nhiệt độ cao và tránh biến dạng hoặc gãy dễ dàng.
Chrome chiếm 18%-21% trong đó. Đó là người “bảo vệ rỉ sét” cần mẫn. Khi tấm tiếp xúc với nhiệt độ cao hoặc môi trường ăn mòn, crom sẽ phản ứng nhanh với oxy, tạo thành màng oxit Cr₂O₃ dày đặc trên bề mặt tấm. Màng oxit này giống như một tấm chắn, bảo vệ chặt chẽ bên trong tấm, chống lại sự ăn mòn của quá trình oxy hóa ở nhiệt độ cao một cách hiệu quả và cũng ngăn tấm bị ăn mòn bởi môi trường ăn mòn axit hoặc kiềm, kéo dài đáng kể tuổi thọ của tấm.
Mặc dù molypden chỉ chiếm 4% -5% nhưng nó đóng vai trò tăng cường quan trọng. Nó có thể tăng cường độ bền giữa các hạt, làm cho các hạt trong tấm kết hợp chặt chẽ hơn, từ đó cải thiện độ bền tổng thể của tấm. Hơn nữa, molypden có khả năng đặc biệt trong việc xử lý sự ăn mòn cục bộ, chẳng hạn như ăn mòn rỗ và kẽ hở, là những dạng ăn mòn cục bộ phổ biến. Dưới tác dụng của molypden, chúng khó gây ra hư hỏng nghiêm trọng cho tấm, giúp nâng cao đáng kể khả năng chịu đựng của tấm trong môi trường ăn mòn phức tạp.
Hàm lượng niobi nằm trong khoảng 0,9%-1,9%. Mặc dù tỷ lệ của nó không cao nhưng nó là "think tank" quan trọng để đạt được cơ chế kép "tăng cường dung dịch rắn + tăng cường kết tủa" trong hợp kim. Trong quá trình chuẩn bị hợp kim, niobi sẽ hình thành các pha tăng cường, chẳng hạn như ''-Ni₃Nb, để tinh chế các hạt. Các hạt mịn giống như những chiến binh được sắp xếp chặt chẽ với nhau, làm cho ranh giới hạt vững chắc hơn và hạn chế hiện tượng trượt ranh giới hạt. Do đó, hợp kim có thể duy trì độ ổn định cấu trúc của nó trong suốt quá trình sử dụng lâu dài ở nhiệt độ từ 600 độ đến 1100 độ, đảm bảo hiệu suất của nó không bị suy giảm đáng kể.
Ngoài ra, còn có một lượng nhỏ nhôm, titan và các nguyên tố khác. Chúng giống như các bộ phận điều chỉnh tinh của các dụng cụ chính xác, mặc dù công dụng của chúng rất nhỏ nhưng chúng đóng vai trò không thể thiếu trong việc tối ưu hóa hiệu suất của hợp kim. Nhôm có thể kết hợp với oxy để tạo thành màng bảo vệ oxit, nâng cao hơn nữa khả năng chống oxy hóa của hợp kim; titan có thể tạo thành cacbua ổn định với carbon, làm giảm tác động bất lợi của carbon đến hiệu suất của hợp kim, đồng thời cải thiện độ bền và độ dẻo dai của hợp kim ở một mức độ nhất định. Các yếu tố này hợp tác và tương tác hiệp lực, cùng nhau tạo ra lợi thế hiệu suất mạnh mẽ và toàn diện của tấm NiCrNbMo.
(II) Cấu trúc vi mô: Nền tảng hoạt động của ma trận austenite Cấu trúc austenite mang lại cho tấm những đặc tính vật lý độc đáo.
Nó không có từ tính, điều này đặc biệt quan trọng trong một số trường hợp nhạy cảm với từ tính, chẳng hạn như thiết bị điện tử và dụng cụ y tế, để tránh nhiễu từ từ tính có thể ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của thiết bị. Đồng thời, hệ số giãn nở nhiệt của nó thấp, dao động từ 20 đến 1000 độ, chỉ 15,9×10⁻⁶/K. Đặc tính này đảm bảo rằng tấm có sự thay đổi kích thước tối thiểu dưới sự thay đổi nhiệt độ khắc nghiệt, duy trì hình dạng ổn định và độ chính xác về kích thước, giảm hiệu quả sự tập trung ứng suất do giãn nở và co lại nhiệt, đồng thời giảm thiểu nguy cơ biến dạng hoặc nứt vật liệu.
Tại các ranh giới hạt của nền austenite, các cacbua và các hợp chất liên kim loại được phân bố, chẳng hạn như M₂3C₆ và Ni₃Al. Chúng giống như những “chiếc bu-lông” vững chắc cản trở chuyển động của trật khớp một cách hiệu quả. Sự lệch vị trí là một khiếm khuyết phổ biến trong vật liệu tinh thể và sự chuyển động của chúng thường dẫn đến biến dạng dẻo và giảm độ bền của vật liệu. Sự hiện diện của các cacbua và các hợp chất liên kim loại này đóng vai trò giống như vô số chướng ngại vật trên đường chuyển động của trật khớp, khiến các trật khớp khó di chuyển, do đó tăng cường đáng kể khả năng chống rão của tấm. Trong môi trường-nhiệt độ cao và áp suất-cao, vật liệu dễ bị dão, tại đó chúng dần dần biến dạng dẻo chậm theo thời gian. Tấm NiCrNbMo, với các giai đoạn tăng cường này ở ranh giới hạt, có thể chống từ biến một cách hiệu quả, duy trì độ ổn định và các đặc tính cơ học của kết cấu, đảm bảo hoạt động đáng tin cậy trong thời gian dài làm việc ở nhiệt độ-cao-.
Hiệu suất vượt trội của tấm NiCrNbMo hợp kim dựa trên niken-không thể tách rời khỏi mục tiêu cực độ về độ tinh khiết trong các giai đoạn nấu chảy và tạo phôi. Quá trình này giống như rèn một thanh kiếm tráng lệ, mỗi bước đều quyết định giới hạn trên của chất lượng cuối cùng.
Trong quá trình nấu chảy, các kỹ thuật nấu chảy cảm ứng chân không (VIM) + nấu chảy lại bằng điện (ESR) tiên tiến được áp dụng. Sự kết hợp của hai quá trình này là hoàn hảo. Quá trình VIM có thể được thực hiện trong môi trường chân không, giúp giảm hiệu quả các tạp chất khí trong hợp kim, như thể loại bỏ tất cả "kẻ thù khí độc hại" trong hợp kim, làm cho hợp kim trở nên tinh khiết hơn. Quy trình ESR, thông qua quá trình nấu chảy lại bằng điện xỉ, tiếp tục loại bỏ các tạp chất phi kim loại, giúp độ tinh khiết của hợp kim đạt đến mức cực cao, đảm bảo rằng hàm lượng oxy O₂ nhỏ hơn 20 ppm và hàm lượng nitơ N₂ nhỏ hơn 50 ppm. Độ tinh khiết cao như vậy tạo nền tảng vững chắc cho hiệu suất tiếp theo của hợp kim, cũng như quặng nguyên chất là điều kiện tiên quyết để nấu chảy kim loại chất lượng cao. Trong quá trình cán, dựa trên độ dày khác nhau của tấm hoàn thiện, chiến lược cán một{10}một hoặc hai{11}}lượt linh hoạt sẽ được áp dụng. Khi độ dày của tấm hoàn thiện lớn hơn 30mm thì sử dụng phương pháp cán trực tiếp. Ở nhiệt độ 1180 độ - 1200 độ, phôi được nung nóng đến nhiệt độ thích hợp, như được trời phú cho một “thân mềm”, dễ bị biến dạng dẻo hơn. Sau khi giữ ở 3h - 4h, phôi bắt đầu quá trình cán với tổng số 10 - 16 lượt. Trong quá trình này, mỗi lần cán giống như một “tạo hình” tỉ mỉ, bằng cách kiểm soát các thông số như lực cán và tốc độ cán, phôi dần dần đạt được độ dày và độ chính xác về kích thước theo yêu cầu.