钴基合金介绍

从公元前1361-1352年统治的法老图坦卡门（Tharakhatu）墓内有一个带有深蓝色和钴的玻璃小物件。钴蓝在中国甚至更早就广为人知，被用于陶器釉。

1730年，斯德哥尔摩的化学家格奥尔格·勃兰特（Georg Brandt）对当地一些铜矿产的深蓝色矿石产生了兴趣，他最终证明了其中含有迄今无法识别的金属，他给它起了被德国矿工诅咒的矿石的名字。有时被误认为是银矿。他于1739年发表了他的研究结果。多年来，他声称自己发现了一种新金属的说法遭到了其他化学家的质疑，他们说他的新元素确实是铁和砷的化合物，但最终被公认为其本身就是一种元素。

钴基合金

作为一个整体，钴基合金通常可以描述为耐磨，耐腐蚀和耐热（即使在高温下也很坚固）。

作为一个整体，钴基合金通常可以描述为耐磨，耐腐蚀和耐热（即使在高温下也很坚固）。合金的许多特性来自于钴的晶体学性质（特别是其对应力的响应），铬，钨和钼的固溶强化作用，金属碳化物的形成以及由钴赋予的耐腐蚀性铬。通常，较软和较硬的组合物用于高温应用，例如燃气轮机叶片和叶片。较硬的等级用于抗磨损。

从历史上看，许多商品化的钴基合金均源自20世纪初由Elwood Haynes首次研究的钴铬钨和钴铬钼三元合金。他发现了二元钴铬合金的高强度和不锈钢性质，后来他发现钨和钼是钴铬系统中的强力增强剂。当他发现这些合金时，Haynes因其类似星光的光泽而将它们命名为Stellite合金（以拉丁stella（星）命名）。在高温下发现其高强度后，海恩斯还促进了将司太立合金用作切削工具的材料。

钴基耐磨合金

今天的钴基耐磨合金与Elwood Haynes的早期合金几乎没有变化。最重要的差异与碳和硅的控制有关（这是早期合金中的缺陷）。确实，当前Stellite合金等级的主要区别在于碳和钨的含量（因此，凝固过程中微观结构中碳化物形成的数量和类型）。碳含量会影响硬度，延展性和耐磨性。钨在这些特性中也起着重要作用。

磨损类型。有几种不同的磨损类型，通常分为三大类：

磨料磨损
滑动磨损
磨蚀磨损。
在特定应用中遇到的磨损类型是影响耐磨材料选择的重要因素。
当硬质颗粒或硬质突出物（相对面上）被迫抵靠表面并相对于表面移动时，会发生磨料磨损。术语高应力磨损和低应力磨损涉及与表面相互作用后磨料介质（无论是硬颗粒还是凸起）的状态。如果磨蚀性介质被压碎，则据说处于高应力状态。如果研磨介质保持完好无损，则该过程称为低应力磨损。通常，高应力磨损是由硬质颗粒夹在金属表面之间（相对运动）引起的，而当运动表面与填充的磨料（例如土壤和沙子）接触时，会遇到低应力磨损。

在含有硬相的合金如钴基耐磨合金中，耐磨性通常随着硬相的体积分数的增加而增加。然而，耐磨性受硬组织中显微组织内硬质相沉淀物的尺寸和形状以及磨蚀物质的尺寸和形状的强烈影响。

滑动磨损。在三种主要磨损类型中，滑动可能是最复杂的，并不是概念上的问题，而是不同材料对滑动条件的响应方式。每当将两个表面压在一起并相对移动时，就有可能发生滑动磨损。如果两个表面本质上都是金属的，并且几乎没有润滑或根本没有润滑，则损坏的机会会大大增加。

钴基金属玻璃

最近，观察到超强的钴基金属玻璃。没有类金属的金属玻璃的拓扑结构由密集的原子堆积强烈地确定，而金属-类金属金属玻璃的拓扑结构还受到强共价键的影响。由于复杂的化学-拓扑-性质关系，金属-非金属金属钴基超强玻璃的设计具有挑战性。本文讨论的金属-准金属钴基金 属玻璃具有独特的局部原子构型，从而导致了 超过5000 MPa的超高断裂强度和268 GPa的高杨氏模量。在文献中推断，通过化学诱导的拓扑变化，可以增强诸如玻璃可成形性，磁性能和机械性能的性能。还已经报道了杨氏模量以及弹性极限表现出强烈的拓扑依赖性。在Co基金属玻璃的情况下，已经观察到金属-准金属的短程有序强烈地影响机械性能。

钴基高温合金

多年来，高温合金的主要用户是燃气轮机行业。对于飞机燃气轮机，主要的材料要求是高温强度，抗热疲劳性和抗氧化性。对于通常燃烧低等级燃料并在较低温度下运行的陆基燃气轮机，耐硫化性是主要问题。

如今，随着从化石燃料和废物的燃烧中寻求更高的效率，并且随着新的化学加工技术的发展，高温合金的使用变得更加多样化。

尽管钴基合金在高温应用中没有像镍和镍铁合金那样广泛使用，但是钴基高温合金仍然发挥着重要作用，因为它们具有出色的抗硫化性和在超过200°C的高温下的强度。那些在镍和镍铁合金中溶解有γ′和γ′双底的沉淀物。钴还被用作许多镍基高温合金中的合金元素。

钴基耐蚀合金

尽管钴基耐磨合金具有一定的耐水腐蚀性能，但它们受到晶界碳化物沉淀，基体中缺乏重要的合金元素（在形成碳化物或Laves沉淀物之后）以及在下列情况下的限制：铸造和焊接堆焊材料，通过微观结构中的化学偏析。

由于其均匀的微观结构和较低的碳含量，变形的钴基高温合金（通常包含钨而不是钼）对水腐蚀的耐受性更高，但仍远低于镍铬钼合金腐蚀性能。

为满足工业上对耐水腐蚀性能优异的需求，同时又具有钴作为合金基础的特性（对各种形式的磨损具有抵抗力，并在很宽的温度范围内具有较高的强度）的合金的需求，锻造了几种低碳合金生产钴-镍-铬-钼合金。