Kaj so visokotemperaturne zlitine?

Visokotemperaturna zlitina je vsak material zlitine, ki lahko v okolju z visokimi temperaturami in stresom nenehno deluje v daljšem časovnem obdobju. Znana je tudi kot Supealloy in ima visoko legirno moč. Obsežno se uporablja v hudih okolju visoko temperaturi, vključno z jedrsko, petrokemično, plinsko turbino, vesoljsko in avtomobilsko industrijo.

Razvoj sodobnih plinskih turbin in letalskih motorjev je v bistvu pomagal nastanek visokotemperaturnih zlitin, ki jim omogočajo, da delujejo pri večjih temperaturah, povečujejo učinkovitost zgorevanja in porabijo manj energije.

Tipične lastnosti:

- višja visokotemperaturna moč

- dobra oksidacija in korozijska odpornost

- Zmogljivost dobre utrujenosti

- dobra žilavost zloma

Metalografska struktura je drobna mreža zrn in robov med njimi v visokotemperaturnih zlitinah. Ima velik vpliv na mehanske lastnosti zlitine, na primer, kako dobro se upira visokim temperaturam in lezenjem. Različne vrste visokotemperaturnih zlitin (na osnovi niklja, na osnovi železa, na osnovi kobalta) imajo različne mikrostrukture zaradi različnih sestavkov.

 faza:Kubična struktura, osredotočena na obraz (FCC), kot glavna faza nosilca zlitine, odgovorna za celotno trdnost

 'Faza:Urejena kubična struktura, osredotočena na obraz, krepitvena faza, izboljšanje visoke temperaturne trdnosti

 "Faza:Neurejena kubična struktura, osredotočena na obraz, kot faza krepitve v nekaterih zlitinah na osnovi niklja, kot je Inconel 718

 Karbide:Stabilna faza visokotemperature, ki lahko ovira drsenje in odtekanje zrn, izboljšuje delovanje lezenja in izboljša stabilnost mej zrn

1. Nikljeve visokotemperaturne zlitine

Znotraj celotnega polja visokotemperaturnih zlitin imajo zlitine na osnovi niklja še posebej pomemben položaj. Najpogosteje se uporablja treh visokotemperaturnih zlitin, ki se uporabljajo pri proizvodnji jet motorjev za letala in vroče sestavine več industrijskih plinskih turbin.

Njegova primarna komponenta je nikelj (NI), ki ga običajno predstavlja več kot 50%. Za izboljšanje svoje odpornosti na visoke temperature, oksidacijo, korozijo in lezenje vsebuje tudi kobalt (CO), krom (CR), molibden (MO), aluminij (AL), titanium (TI), volframo (W), renium (RE) in druge elemente.

Glavna zmogljivost

- Najvišja delovna temperatura: do 1100 stopinj

-Odlična visokotemperaturna moč in odpornost na lezenje, primerna za dolgoročno visokotemperaturno storitev

- Dobra oksidacijska odpornost in sulfidna korozijska odpornost

- Nekatere zlitine na osnovi niklja je mogoče variti in jih je enostavno predelati

Skupne ocene

- Inconel 718 (UNS N07718): odpornost na visokotemperaturo in odpornost na lezenje

- Hastelloy X (UNS N06002): Korozijska odpornost, primerna za zgorevalne komore

- Waspaloy (UNS N07001): Odlična visokotemperaturna moč

- Rene 41 (UNS N07041): Visoka moč, a težko je predelati

- Nimonic 80A (UNS N07080): rezila plinske turbine

Tipične aplikacije

- Turbinske rezila letalskih motorjev, zgorevalne komore, šobe

- komponente vročega konca plinske turbine, kot so zgorevalne komore in vodniki

- komponente reaktorja jedrske industrije

- Petrokemično visokotemperaturno korozijsko okolje

2. zlitina z visoko temperaturo na osnovi železa

Toplotno odporno zlitinsko jeklo je drugo ime za visokotemperaturno zlitino na osnovi železa, ki je večinoma sestavljena iz železa (Fe) (običajno večje od 50%) s količinami sledov zlitin, kot sta Ni in Cr. Glede na normalizacijsko merila je mogoče toplotno odporno jeklo zlitine kot martenzit, austenit, pearlit, ferit itd.

Glavna zmogljivost

- Uporaba temperature: 750 ~ 900 stopinj

- Dobra oksidacijska odpornost, primerna za visokotemperaturna okolja

- Low creep resistance and endurance strength, not suitable for extremely high temperature environments (>900 stopinj)

Skupne ocene

Hastelloy d -205: visokotemperaturna aplikacija, odporna na korozijo

Tipična aplikacija

- komponente plinske turbine (sestavne dele z nižjo delovno temperaturo)

- Aerospace manjše komponente

- izpušni sistem in visokotemperaturni ventili v avtomobilski industriji

3. Supealloys na osnovi kobalta

Cobalt je temelj supelalijev, ki temeljijo na kobaltu, ki imajo v njih približno 60% kobalta. Da bi povečali toplotno odpornost supelalij, je treba hkrati dodati komponente, kot sta CR in Ni.

Glavne lastnosti

- Odlična oksidacijska odpornost in toplotna korozijska odpornost, primerna za ekstremna okolja

- dobra visokotemperaturna moč, do 1000 stopinj

- Odlična odpornost proti obrabi; Nekateri se uporabljajo za prevleke, odporne na obrabo

Skupne ocene

- Haynes 188 (UNS R30188): Močna oksidacijska odpornost

-Mar-M 509: Primerno za visokotemperaturne plinske turbine

Tipične aplikacije

- komponente vročega konca plinske turbine, kot so zgorevalne komore

- Turbinske rezila letalskih motorjev

- visokotemperaturna oprema jedrske industrije

- komponente, odporne proti obrabi, kot so ventili in ležaji

 SuperAlloy na osnovi niklja: najpogostejša, najboljša uspešnost

 SuperAlloy na osnovi železa: nizki stroški, nekoliko slaba toplotna odpornost

 SuperAlloy na osnovi kobalta: izjemne antioksidacije in protikorozijske zmogljivosti

1. Trdna raztopina je okrepila zlitine z visoko temperaturo

Da bi ustvarili grozde trdne raztopine in dvignili vsebnost elementov trdnih raztopin z visokotemperaturno matrico zlitine, se elementi trdne raztopine v zlitini raztopijo v matrico.

 Prednosti:Izboljšajte moč, trdoto, žilavost in odpornost na visokotemperaturne zlitine

 Slabosti:Izdelati je pojav, kot so zmanjšani oborini in krhka matrica, kar vpliva na odpornost na utrujenost in žilavost visokotemperaturnih zlitin

 Vloga:Primerno za kratkotrajna visokotemperaturna udarna okolja, kot so ohišja plinske turbine.

2. padavine so okrepile zlitine z visoko temperaturo

Nanaša se na dodajanje določene količine padavinskih elementov visokotemperaturni zlitini, da tvori mikroskopsko fazo z elementi v matrici, s čimer se poveča upogibanje in strižno odpornost visokotemperaturne zlitine.

 Prednosti:

- Izboljšajte oksidacijsko odpornost in korozijsko odpornost visokotemperaturnih zlitin

- izboljšati plastičnost, žilavost in moč pri visokih temperaturah

 Slabosti:Enostavne površinske razpoke, ohlapnost in druge težave, zmanjšajo kakovost in življenjsko dobo visokotemperaturnih zlitin

 Vloga:Primerno za dolgoročne visokotemperaturne servisne dele, kot so turbinske rezila letalskih motorjev

3. Zlitine z visoko temperaturo, ki se trdijo

S toplotno obdelavo se faza krepitve obori za izboljšanje trdote in toplotne odpornosti

 Prednosti: Nastavljiva trdota in zmogljivost

 Aplikacija: Primerno za dolgoročno storitev pri visokih temperaturah

4. zlitine z visoko temperaturo z disperzijo.

Cilj je povečati moč in trdoto zlitine z dodajanjem razpršenih trdih delcev. Za povečanje moči in trdote osnovne kovine so ti trdi delci-ki so lahko oksidi, karbidi itd. V osnovni kovini oblikujejo enakomerno razpršene delce.

 Prednosti: Dobra odpornost proti utrujenosti in visoko temperaturna moč

 Aplikacija: Suitable for extremely high-temperature environments (>1200 stopinj)

1. deformirano superaloy

Nanaša se na visokotemperaturne zlitine, ki jih je mogoče predelati vroče in hladne s kovanjem, valjanjem, ekstruzijo in drugimi procesi.

 Lastnosti: dobra plastičnost, visoka trdnost, primerna za zapletene strukture

 Delovna temperatura: -253 ~ 1320 stopinj

 Aplikacija: turbina letalskega motorja, ohišje

2. Igranje SuperAlloy

Material zlitine, ki neposredno pripravlja dele z metodo vlivanja, se imenuje zlitina z visoko temperaturo.

Po Matrixu jo lahko razdelimo na železovo zlitino z visoko temperaturo, zlitino na osnovi niklja, visokotemperaturno zlitino in zlitino na osnovi kobalta

Po metodi kristalizacije jo lahko razdelimo na polikristalno zlitino z visoko temperaturo, usmerjeno strjevanje zlitine, usmerjeno evtektično zlitino, ki se vliva

 Lastnosti: Enojna kristalna zlitina, primerna za visokotemperaturno in zapleteno stresno okolje

 Aplikacija: letalske motorje turbine rezila

3. Power SuperAlloy

Gre za visokotemperaturno zlitino, ki jo izdeluje prah metalurgijski postopek.

Glede na metodo krepitve zlitine je razdeljen na vrsto krepitve disperzije in vrsto krepitve padavin.

 Lastnosti: enotna struktura, brez segregacije, izjemno visoka temperaturna trdnost

 Aplikacija: Disk vesoljskega motorja

4. ODS Superalley

→ OSD: Oksidna disperzija je okrepila Supealloy

Oksidna disperzija krepitev supelalijev se nanaša na novo metodo krepitve, ki doda določeno količino termodinamično stabilnih oksidov v Supealloy, da jih razprši v matrico in tvori fazo disperzije oksida, ki je netopna v matrici in s tem še okrepi zlitino. Običajno ga pripravimo z mehanskim legiranjem.

 Lastnosti: Močna odpornost na lezenje nad 1200 stopinj

 Aplikacija: vesoljski motor

Aerospace: letalski motorji, turbinske lopatice, zgorevalne komore

Plinske turbine: visokotemperaturne komponente plinskih turbin za elektrarne

Jedrska industrija: strukture jedrskega reaktorja

Avtomobilska industrija: visoko zmogljivi deli motorja

Petrokemična industrija: oprema, odporna proti koroziji