1. Kas ir niķeļa - balstīts superaloy
Niķeļa - balstīts superaloy ir augsts - veiktspējas metāla materiāls, kas galvenokārt sastāv no niķeļa (parasti tas, kas veido 50% vai vairāk tā kopējā sastāva). Tas ir īpaši izstrādāts, lai uzturētu ārkārtas mehāniskās īpašības -, piemēram, augstu izturību, šļūdes pretestību un noguruma pretestību - ekstremālos darbības apstākļos, ieskaitot paaugstinātu temperatūru (bieži līdz 600–1200 ° C), augstu spiedienu un korozīvu vai oksidējošu vidi.
Atšķirībā no parastajiem sakausējumiem, niķeļa - balstīti superaloys iegūst augstāko veiktspēju no unikālas cietas {- šķīduma stiprināšanas, nokrišņu sacietēšanas kombinācijas (caur starpmetāla fāzēm, piemēram, γ '- ni₃al) un graudu robežas pastiprināšanu. Šīs īpašības padara tās neaizvietojamas kritiski augstā - temperatūras lietojumprogrammās, kur strukturālā integritāte un gara - Termiņa uzticamība nav - Pārrunājama, piemēram, aviācijas un kosmosa motoros, gāzes turbīnās enerģijas ražošanai un augstu -} temperatūras rūpniecības aprīkojumu.
2. Niķeļa superaloys sastāvs
Niķeļa - balstīti superaloys ir sarežģīti, multi - komponentu sistēmas, ar niķeli kā matricu. Viņu sastāvs ir rūpīgi pielāgots, lai sasniegtu īpašas īpašības, un galvenos leģējošos elementus var klasificēt pēc to funkcijām:
| Elementa kategorija | Primārie piemēri | Pamatfunkcijas |
|---|---|---|
| Matricas elements | Niķelis (NI) | Kalpo kā bāzes struktūra; Nodrošina raksturīgo elastību un ķīmisko stabilitāti. Parasti veido 50–80% no sakausējuma. |
| Nokrišņu sacietēšanas elementi | Alumīnijs (AL), titāns (Ti), niobium (NB), tantalum (TA) | Formas starpmetāla fāzes (piemēram, γ '- ni₃al, γ' '- ni₃nb), kas izgulsnējas niķeļa matricā, ievērojami uzlabojot sakausējuma augsto -} temperatūras stiprumu un šļūdes izturību. |
| Ciets - Risinājums Stiprināt elementus | Hroms (CR), kobalts (CO), molibdēns (MO), volframs (W) | Vienveidīgi izšķīst niķeļa matricā, lai palielinātu tā kopējo stiprību un stabilitāti augstā temperatūrā; Uzlabojiet arī izturību pret termisko nogurumu. |
| Korozijas/oksidācijas rezistences elementi | Hroms (CR), alumīnijs (AL), silīcijs (SI), Yttrium (Y) | Veido blīvu, pieliptu oksīda slāni (piemēram, Cr₂o₃, Al₂o₃) uz sakausējuma virsmas, novēršot turpmāku oksidāciju vai koroziju skarbā vidē. |
| Graudu robežas stiprinātāji | Bors (B), cirkonijs (ZR), ogleklis (C) | Atdaloties pie graudu robežām, lai kavētu graudu augšanu un samazinātu starpgranulāru plaisāšanas risku, īpaši zem augsta - temperatūras stresa. |
Nelielus mikroelementus (piemēram, hafnium, vanadium) mazos daudzumos var pievienot arī smalkam - noregulēt īpašas īpašības, piemēram, metināmību vai siltumvadītspēju.
3. Niķeļa - balstītu superaloys piemēri
Niķeļa - balstīti superaloys tiek plaši izmantoti dažādās nozarēs, ar vairākām akām - zināmām pakāpēm, kas optimizētas īpašām lietojumprogrammām. Zemāk ir galvenie piemēri:
Inconel 718
Viens no visplašāk izmantotajiem niķeļa - bāzes superaloys, Inconel 718 satur ~ 52% ni, 19% Cr, 18,5% Fe, 5,1% NB un nelielu daudzumu al/ti. Tas piedāvā lielisku šļūdes izturību līdz 650 ° C un izcilu metināmību. Parastie lietojumi ietver kosmiskās motora komponentus (turbīnu diski, vārpstas), gāzes turbīnu lāpstiņas, kā arī naftas un gāzes instrumenti.
Viens no visplašāk izmantotajiem niķeļa - bāzes superaloys, Inconel 718 satur ~ 52% ni, 19% Cr, 18,5% Fe, 5,1% NB un nelielu daudzumu al/ti. Tas piedāvā lielisku šļūdes izturību līdz 650 ° C un izcilu metināmību. Parastie lietojumi ietver kosmiskās motora komponentus (turbīnu diski, vārpstas), gāzes turbīnu lāpstiņas, kā arī naftas un gāzes instrumenti.
Inconel 625
Sastāv no ~ 61% Ni, 21,5% Cr, 9% Mo un 3,6% NB, Inconel 625 ir slavens ar izcilu izturību pret koroziju (pat jūras ūdenī, skābā un hlorīdā - bagāta vide) un augsta - temperatūras stiprums līdz 980 ° C. To izmanto ķīmiskās apstrādes iekārtās (reaktoros, siltummaiņos), jūras komponentos un kosmiskās aviācijas sadedzināšanas kamerās.
Sastāv no ~ 61% Ni, 21,5% Cr, 9% Mo un 3,6% NB, Inconel 625 ir slavens ar izcilu izturību pret koroziju (pat jūras ūdenī, skābā un hlorīdā - bagāta vide) un augsta - temperatūras stiprums līdz 980 ° C. To izmanto ķīmiskās apstrādes iekārtās (reaktoros, siltummaiņos), jūras komponentos un kosmiskās aviācijas sadedzināšanas kamerās.
Lapsene
Nokrišņi - sacietēja sakausējumu ar ~ 58% NI, 19,5% CR, 13% CO, 4,3% Mo un 1,4% Al/Ti, lapsenijs izceļas ar šļūdi un noguruma pretestību temperatūrā līdz 760 ° C. Tās primārā lietošana ir aviācijas un kosmosa lietojumprogrammās, piemēram, turbīnu asmeņi, sadedzinātāja oderējumi un pēcdedzināšanas komponenti.
Nokrišņi - sacietēja sakausējumu ar ~ 58% NI, 19,5% CR, 13% CO, 4,3% Mo un 1,4% Al/Ti, lapsenijs izceļas ar šļūdi un noguruma pretestību temperatūrā līdz 760 ° C. Tās primārā lietošana ir aviācijas un kosmosa lietojumprogrammās, piemēram, turbīnu asmeņi, sadedzinātāja oderējumi un pēcdedzināšanas komponenti.
Haynes 282
Šis sakausējums (~ 49% Ni, 22% Cr, 18% CO, 8,5% W, 1,5% Al) ir paredzēts augstai - temperatūras stabilitātei līdz 980 ° C un lieliskai izgatavojamībai. To parasti izmanto gāzes turbīnu karstā - sekciju komponentos (pārejas gabali, sprauslas) un rūpnieciskās krāsns detaļas.
Šis sakausējums (~ 49% Ni, 22% Cr, 18% CO, 8,5% W, 1,5% Al) ir paredzēts augstai - temperatūras stabilitātei līdz 980 ° C un lieliskai izgatavojamībai. To parasti izmanto gāzes turbīnu karstā - sekciju komponentos (pārejas gabali, sprauslas) un rūpnieciskās krāsns detaļas.
CMSX-4
Viens - kristāla niķelis - balstīts superaloy (~ 61% ni, 10% cr, 8% co, 6,5% ta, 5% al, 6% w), cmsx - 4 ir izstrādāts temperatūras veiktspējai ({10}}. Tā vienīgā - kristāla struktūra novērš graudu robežas, samazinot šļūdes un plaisāšanas riskus -, padarot to ideālu visprasīgākajām kosmiskās aviācijas lietojumiem, piemēram, augstspiediena turbīnu asmeņiem uzlabotos reaktīvos dzinējos.
Viens - kristāla niķelis - balstīts superaloy (~ 61% ni, 10% cr, 8% co, 6,5% ta, 5% al, 6% w), cmsx - 4 ir izstrādāts temperatūras veiktspējai ({10}}. Tā vienīgā - kristāla struktūra novērš graudu robežas, samazinot šļūdes un plaisāšanas riskus -, padarot to ideālu visprasīgākajām kosmiskās aviācijas lietojumiem, piemēram, augstspiediena turbīnu asmeņiem uzlabotos reaktīvos dzinējos.
Udimet 700
Sastāv no ~ 53% NI, 19% CR, 15% CO, 5% Mo un 4,3% Al/Ti, Udimet 700 piedāvā augstu stiepes izturību un šļūdes izturību līdz 730 ° C. To izmanto kosmiskās aviācijas turbīnu asmeņos, raķešu motora komponentos un augstos - temperatūras stiprinājumos.
Sastāv no ~ 53% NI, 19% CR, 15% CO, 5% Mo un 4,3% Al/Ti, Udimet 700 piedāvā augstu stiepes izturību un šļūdes izturību līdz 730 ° C. To izmanto kosmiskās aviācijas turbīnu asmeņos, raķešu motora komponentos un augstos - temperatūras stiprinājumos.
