Superaloys veidi

Ievads
Mūsdienu ražošanas standarti ir ārkārtīgi prasīgi. Inženieriem un dizaineriem pastāvīgi tiek lūgts izpildīt nozares prasības veiktspējai, ilgmūžībai, ilgtspējībai un izmaksu optimizācijai. Rūpnieciskā ražošana notiek pastāvīgas attīstības stāvoklī. Jauninājumi ir nepieciešami jauni dizaina principi, ražošanas metodes un materiāli.

Dažas nozares ir īpaši prasīgas, piemēram, kosmiskās aviācijas nozare. Aviācijas un kosmosa produktus kalpošanas laikā ir pakļauti ārkārtējiem apstākļiem. Tradicionālās metodes un materiāli nav pietiekami, lai atbilstu nozares standartiem: tāpēc kosmiskās aviācijas inženieri izmanto tādus materiālus kā superaloys.

Kas ir superaloys?
Būtībā superaloys ir materiāli ar ārkārtēju veiktspējas statistiku. Galvenās superaloy īpašības ir augsta izturība, ārkārtēja mehāniskā izturība, termoelastība un ilgs kalpošanas laiks. Superaloka vissvarīgākais īpašums ir tā spēja darboties lielās kušanas temperatūras daļās. Visi iepriekš minētie īpašumi padara superaloys būtiskus aviācijas un kosmosa rūpniecībai.

Sākotnējā ideja attīstīt materiālus, kas piemēroti darbībai ekstremālos apstākļos, radās vēlme noformēt transportlīdzekļus, kas mūs varētu aizņemt augstāk un ātrāk. Superaloy attīstība ir cieši saistīta ar straujo kosmiskās aviācijas nozares paplašināšanos pēc Otrā pasaules kara.

Superaloys veidi
Aviācijas un kosmosa rūpniecībā tiek izmantoti daudzi superaloys. Viens no visbiežāk izmantotajiem veidiem ir titāna bāzes superaloys. Tīram titānam ir salīdzinoši zems blīvums, augsts stiprums un augsta izturība pret koroziju. Turklāt titāns ir vienīgais elements, kas deg ar slāpekli. Titāns ir tikpat spēcīgs kā tērauds, bet sver gandrīz uz pusi mazāk. Šīs īpašības vien padara to par ideālu materiālu kosmiskās aviācijas rūpniecībai, kur svara/stiprības attiecība ir kritiska. Titāns tiek sajaukts ar citiem elementiem īpašās proporcijās, lai vēl vairāk uzlabotu tā jau lieliskās īpašības.

Viens no visbiežāk izmantotajiem sakausējumiem, kas balstīti uz titānu, ir ti -6 al -4 v sakausējums. Tas papildus titānam satur alumīniju un vanādiju, un to galvenokārt izmanto kabīnes rāmjos, spārnu kastēs un stiprinājumu konstrukcijās komerciālām lidmašīnām. Šim sakausējumam ir labs īpašību līdzsvars, piemēram, izturība, elastība, izturība pret lūzumu, augstas temperatūras izturību, šļūdes īpašībām, metināmību, mehānismību un karstu apstrādājamību. Ti -6 al -2 sn -4 zr -2 Mo sakausējums ir siltuma izturīgs sakausējums, kas izstrādāts 1960. gadu beigās. Tās siltuma pretestības temperatūra ir aptuveni 450 ° C. Šo sakausējumu bieži izmanto kompresoru diskos, un tā augšējā servisa temperatūra ir 500 ° C. Ti -5 al -2 sn {-2 zr -4 cr -4 Mo sakausējums, ko dažreiz dēvē par "Ti17" sakausējumu, ir sakausējums ar lielu stiprumu un lielisku lūzumu izturību, kas attīstīta Amerikas Savienotajās Valstīs 1970. gados. Tās karstuma pretestības temperatūra ir aptuveni 350 ° C. Komerciālos gaisa kuģu motoros ventilators un vārpsta tiek veidoti kā viens gabals, lai samazinātu motora svaru. Ti -10 v -2 Fe {-3 Al sakausējumam ir lieliska sacietējamība, augsta izturība un augsta noguruma stiprība, un to galvenokārt izmanto piezemēšanās aprīkojumā.

Papildus titānā balstītiem sakausējumiem, uz dzelzi balstīti sakausējumi ir vēl viena sakausējumu klase, ko parasti izmanto dažādās nozarēs, piemēram, kosmosa un militārās nozarēs. Būtībā uz dzelzs bāzes sakausējumi ir sakausējumi, kas galvenokārt sastāv no dzelzs. Daži no visbiežāk izmantotajiem uz dzelzs bāzes sakausējumiem ir nerūsējošā tērauda, ​​čuguna un augsta oglekļa tērauda. Dzelzs bāzes sakausējumiem parasti ir labs īpašību līdzsvars, ieskaitot karstuma izturību, izturību pret koroziju, izturību, izturību un termisko elastību. Lai arī tiem nav īpaši augsta veiktspēja, piemēram, titāna bāzes uz augstas temperatūras sakausējumiem vai citiem augstas temperatūras sakausējumiem, to sintēzes un rentabilitātes ērtība padara tos nenovērtējamas.

Vēl viena svarīga sakausējuma kategorija aviācijas un kosmosa un militārajā rūpniecībā ir alumīnija sakausējumi. Neapstrādāta alumīnija svara un stipruma attiecība pati par sevi jau ir iespaidīga. Pievienojot leģējošos elementus vara, magnija, mangāna, silīcija, skārda, niķeļa un cinka uzlabo šīs īpašības, padarot alumīnija sakausējumus ideāli piemērotiem militāriem un kosmosa lietojumiem. Alumīnija sakausējumu 7xxx sērija ir visbiežāk izmantotā kategorija kosmiskās aviācijas lietojumos. Primārais leģējošais elements 7xxx sērijā ir cinks, padarot šo kategoriju par spēcīgāko alumīnija sakausējumu. 7xxx sērijas sakausējumu ražas stiprums pārsniedz 500 MPa. Visizplatītākie 7xxx sakausējumi ir al-Zn-mg-Cu un al-li-cu-mg.