alloy suhu luhur disebut oge alloy kakuatan panas. Nurutkeun struktur matrix, bahan bisa dibagi kana tilu kategori: basis beusi nikel jeung kromium basis. Numutkeun mode produksi, éta tiasa dibagi kana superalloy cacad sareng superalloy tuang.
Ieu mangrupa bahan baku indispensable dina widang aerospace. Éta mangrupikeun bahan konci pikeun bagian suhu luhur tina aerospace sareng mesin manufaktur penerbangan. Ieu utamana dipaké pikeun manufaktur chamber durukan, turbin agul, pituduh sabeulah, compressor jeung turbin disk, bisi turbin jeung bagian séjén. Kisaran suhu jasa nyaéta 600 ℃ - 1200 ℃. Stress jeung kaayaan lingkungan béda jeung bagian dipaké. Aya syarat anu ketat pikeun sipat mékanis, fisik sareng kimia tina alloy. Ieu téh mangrupa faktor decisive pikeun kinerja, reliabilitas jeung umur mesin. Ku alatan éta, superalloy mangrupa salah sahiji proyék panalungtikan konci dina widang aerospace jeung pertahanan nasional di nagara maju.
Aplikasi utama superalloys nyaéta:
1. alloy suhu luhur pikeun chamber durukan
Ruang durukan (ogé katelah tabung seuneu) mesin turbin penerbangan mangrupikeun salah sahiji komponén suhu luhur konci. Kusabab atomization suluh, minyak jeung gas campur jeung prosés séjén dilumangsungkeun dina chamber durukan, suhu maksimum dina chamber durukan bisa ngahontal 1500 ℃ - 2000 ℃, sarta suhu témbok dina chamber durukan bisa ngahontal 1100 ℃. Dina waktos anu sami, éta ogé nanggung setrés termal sareng setrés gas. Kaseueuran mesin kalayan rasio dorong/beurat anu luhur ngagunakeun kamar durukan annular, anu panjangna pondok sareng kapasitas panas anu luhur. Suhu maksimum dina chamber durukan ngahontal 2000 ℃, jeung hawa témbok ngahontal 1150 ℃ sanggeus film gas atawa cooling uap. Gradién suhu anu ageung antara sababaraha bagian bakal ngahasilkeun setrés termal, anu bakal naék sareng turun nyirorot nalika kaayaan kerja robih. Bahanna bakal tunduk kana shock termal sareng beban kacapean termal, sareng bakal aya distorsi, retakan sareng lepat sanésna. Sacara umum, chamber durukan dijieunna tina alloy lambar, sarta sarat téknis anu diringkeskeun kieu nurutkeun kaayaan jasa bagian husus: mibanda résistansi oksidasi tangtu jeung résistansi korosi gas dina kaayaan ngagunakeun alloy suhu luhur jeung gas; Cai mibanda kakuatan sakedapan jeung daya tahan tangtu, kinerja kacapean termal jeung koefisien ékspansi low; Cai mibanda plasticity cukup jeung kamampuh weld pikeun mastikeun processing, ngabentuk jeung sambungan; Éta gaduh stabilitas organisasi anu saé dina siklus termal pikeun mastikeun operasi anu dipercaya dina kahirupan jasa.
a. MA956 alloy porous laminate
Dina tahap awal, laminate porous dijieunna tina lambar alloy HS-188 ku beungkeutan difusi sanggeus difoto, etched, grooved na ditinju. Lapisan jero bisa dijieun kana saluran cooling idéal nurutkeun sarat desain. Struktur cooling ieu ngan butuh 30% tina gas cooling tina cooling pilem tradisional, nu bisa ngaronjatkeun efisiensi siklus termal mesin, ngurangan kapasitas panas bearing sabenerna tina bahan chamber durukan, ngurangan beurat, sarta ngaronjatkeun dorong-beurat. babandingan. Ayeuna, masih peryogi pikeun ngaliwat téknologi konci sateuacan tiasa dianggo sacara praktis. The porous laminate dijieunna tina MA956 mangrupakeun generasi anyar bahan chamber durukan diwanohkeun ku Amérika Serikat, nu bisa dipaké dina 1300 ℃.
b. Aplikasi tina komposit keramik dina chamber durukan
Amérika Sarikat geus mimiti pariksa feasibility ngagunakeun keramik pikeun turbin gas saprak 1971. Dina 1983, sababaraha grup kalibet dina ngembangkeun bahan canggih di Amérika Serikat geus ngarumuskeun runtuyan indikator kinerja turbin gas dipaké dina pesawat canggih. Indikator ieu nyaéta: ningkatkeun suhu asupan turbin ka 2200 ℃; Beroperasi dina kaayaan durukan tina itungan kimiawi; Ngurangan dénsitas dilarapkeun kana bagian ieu ti 8g/cm3 nepi ka 5g/cm3; Ngabolaykeun cooling komponén. Pikeun nyumponan sarat ieu, bahan anu ditalungtik kalebet grafit, matriks logam, komposit matriks keramik sareng sanyawa antarlogam salian ti keramik fase tunggal. Komposit matriks keramik (CMC) gaduh kaunggulan ieu:
Koéfisién ékspansi bahan keramik jauh leuwih leutik batan alloy dumasar-nikel, sarta palapis nu gampang mesek pareum. Nyieun composites keramik jeung logam panengah ngarasa bisa nungkulan cacad flaking, nu arah ngembangkeun bahan chamber durukan. bahan ieu bisa dipaké kalawan 10% - 20% hawa cooling, sarta suhu insulasi balik logam téh ngan ngeunaan 800 ℃, sarta suhu bearing panas jauh leuwih handap tina cooling divergent na film cooling. Tuang superalloy B1900 + palapis keramik ubin pelindung dipaké dina mesin V2500, sarta arah ngembangkeun nyaéta pikeun ngaganti B1900 (kalawan palapis keramik) ubin jeung komposit basis SiC atawa anti oksidasi C / C komposit. Komposit matriks keramik mangrupikeun bahan pangembangan kamar durukan mesin kalayan rasio beurat dorong 15-20, sareng suhu jasana 1538 ℃ - 1650 ℃. Hal ieu dipaké pikeun tube seuneu, témbok ngambang jeung afterburner.
2. alloy suhu luhur pikeun turbin
Sabeulah turbin mesin Aero mangrupikeun salah sahiji komponén anu nanggung beban suhu anu paling parah sareng lingkungan kerja anu paling parah dina mesin aero. Éta kedah nanggung setrés anu ageung sareng kompleks dina suhu anu luhur, janten syarat bahanna ketat pisan. The superalloys pikeun wilah turbin aero-mesin dibagi kana:
alloy suhu a.High pikeun pituduh
Deflektor mangrupikeun salah sahiji bagian tina mesin turbin anu paling kapangaruhan ku panas. Nalika durukan henteu rata lumangsung dina chamber durukan, beban pemanasan tina vane pituduh tahap kahiji badag, nu mangrupakeun alesan utama karuksakan tina vane pituduh. Suhu jasana sakitar 100 ℃ langkung luhur tibatan sabeulah turbin. Bédana nyaéta bagian statik henteu tunduk kana beban mékanis. Biasana, gampang ngabalukarkeun setrés termal, distorsi, retakan kacapean termal sareng kaduruk lokal disababkeun ku parobahan suhu anu gancang. The alloy pituduh vane kudu boga sipat handap: kakuatan suhu luhur cukup, kinerja ngabdi permanén jeung kinerja kacapean termal alus, résistansi oksidasi tinggi jeung kinerja korosi termal, stress termal sarta résistansi Geter, bending kamampuhan deformasi, prosés casting kinerja molding alus tur weldability, jeung kinerja panyalindungan palapis.
Ayeuna, paling mesin canggih kalawan dorong tinggi / ratio beurat ngagunakeun wilah matak kerung, sarta superalloys dumasar-nikel kristal arah sarta tunggal dipilih. Mesin kalayan rasio dorong-beurat anu luhur gaduh suhu luhur 1650 ℃ - 1930 ℃ sareng kedah dijagi ku palapis insulasi termal. Suhu jasa tina alloy sabeulah dina kaayaan cooling jeung palapis panyalindungan leuwih ti 1100 ℃, nu nyimpen maju syarat anyar jeung luhur pikeun biaya dénsitas suhu bahan agul pituduh dina mangsa nu bakal datang.
b. Superalloys pikeun wilah turbin
Bilah turbin mangrupikeun bagian konci anu puteran panas tina mesin aero. Suhu operasi maranéhanana nyaéta 50 ℃ - 100 ℃ leuwih handap tina wilah pituduh. Aranjeunna nanggung setrés centrifugal anu hébat, setrés geter, setrés termal, scouring aliran hawa sareng épék sanésna nalika puteran, sareng kaayaan kerja goréng. Kahirupan jasa tina komponén tungtung panas tina mesin kalawan dorong tinggi / ratio beurat leuwih ti 2000h. Ku alatan éta, alloy sabeulah turbin kudu boga résistansi ngabdi tinggi jeung kakuatan beubeulahan dina suhu layanan, alus suhu luhur jeung sedeng sipat komprehensif, kayaning kacapean siklus tinggi na low, kacapean tiis tur panas, plasticity cukup jeung kateguhan dampak, sarta sensitipitas kiyeu; résistansi oksidasi tinggi na lalawanan korosi; konduktivitas termal alus sarta koefisien low ékspansi linier; kinerja prosés casting alus; Stabilitas struktural jangka panjang, teu aya présipitasi fase TCP dina suhu jasa. alloy dilarapkeun ngaliwatan opat tahapan; aplikasi alloy cacad kaasup GH4033, GH4143, GH4118, jsb; Aplikasi tina casting alloy ngawengku K403, K417, K418, K405, directionally solidified emas DZ4, DZ22, alloy kristal tunggal DD3, DD8, PW1484, jsb Dina hadir, éta geus dimekarkeun pikeun generasi katilu alloy kristal tunggal. Alloy kristal tunggal Cina DD3 sareng DD8 masing-masing dianggo dina turbin Cina, mesin turbofan, helikopter sareng mesin kapal.
3. alloy suhu luhur pikeun turbin disk
Piringan turbin mangrupikeun bagian bantalan puteran anu paling stres dina mesin turbin. Suhu kerja tina flange kabayang mesin kalayan rasio beurat dorong 8 sareng 10 ngahontal 650 ℃ sareng 750 ℃, sareng suhu pusat kabayang sakitar 300 ℃, kalayan bédana suhu anu ageung. Salila rotasi normal, éta drive agul ka muterkeun dina speed tinggi na ngasuh gaya centrifugal maksimum, stress termal jeung stress Geter. Unggal mimiti jeung eureun mangrupakeun siklus, puseur roda. Tikoro, handap alur jeung pasisian sadayana nanggung stresses komposit béda. alloy nu diperlukeun pikeun mibanda kakuatan ngahasilkeun pangluhurna, kateguhan dampak na euweuh sensitipitas kiyeu dina suhu jasa; Koéfisién ékspansi linier low; oksidasi tangtu jeung lalawanan korosi; kinerja motong alus.
4. Aerospace superalloy
Superalloy dina mesin rokét cair dipaké salaku panel injector suluh tina chamber durukan dina chamber dorong; Turbin pompa siku, flange, grafit setir fastener, jsb alloy suhu luhur dina mesin rokét cair dipaké salaku panel injector chamber suluh dina chamber dorong; Turbin pompa siku, flange, grafit setir fastener, jsb GH4169 dipaké salaku bahan tina turbin rotor, aci, leungeun baju aci, fastener sarta bagian bearing penting lianna.
Bahan rotor turbin tina mesin rokét cair Amérika utamina kalebet pipa asupan, sabeulah turbin sareng piringan. alloy GH1131 ieu lolobana dipaké di Cina, sarta sabeulah turbin gumantung kana suhu gawé. Inconel x, Alloy713c, Astroloy sareng Mar-M246 kedah dianggo berturut-turut; Bahan disc kabayang kaasup Inconel 718, Waspaloy, jsb GH4169 na GH4141 turbin integral lolobana dipaké, sarta GH2038A dipaké pikeun aci mesin.