Superaloy - bilim deb hisoblanadi

1. Superaloy deb hisoblanadi?

Superaloy (yuqori samarali qotishuvchi deb atalgan) - bu mexanik kuchni, tanazzulga chidamliligi, tanazzulga chidamliligi va tarkibiy barqarorlik bilan bog'liq bo'lgan metall materiallar sinfidirAwreme operatsion shartlari- Sartali ravishda yuqori haroratlar, korroz qiluvchi muhit va barqaror mexanik stress. Umumiy foydalanish uchun optimallashtirilgan an'anaviy qotishmalardan farqli o'laroq, sessiyalarda juda ko'p metallarni, oksidlash, krepl yoki muvaffaqiyatsiz) yoki muvaffaqiyatsiz bo'lishi mumkin.

Superaloy sifatida materialni tasniflovchi asosiy mezonlar quyidagilardan iborat:

Yuqori haroratli barqarorlik: Ular og'ir kuch, krepparat va 20 darajadan oshgan 20 darajadan oshib ketadigan charchoqning chidamliligi va charchoq chidamliligi, ko'pincha 1,200 daraja (2,200 f) gacha. Bu rezerentlar yoki gaz turbinalari kabi, komponentlar issiq yonish muhitida ishlaydi.

Oksidlanish va korroziya qarshiligi: Ular issiq gazlar, eritilgan tuzlar, kislotalar va dengiz suvining kimyoviy hujumiga qarshi turadi, bu himoya oksid qatlamlarini hosil qiladi.

Mikromatika barqarorligi: Ularning ichki tuzilishi (masalan, don chegaralari, yog'ingarchilikni kuchaytirish, cho'kindilar) cho'zilib ketishi yoki kuch yo'qotishning oldini oladi.

Murakkab gapirish: Ular odatda xrom, molibden, volfram, alyuminiy yoki titan kabi elementlar bilan aralashtirilgan va o'ziga xos xususiyatlarni kuchaytiradigan elementlar bilan aralashtirilgan.

Superalllar aerokosmikalar (turbinalar, raketa, yadroviylar, yadroviy reaktorlar) va kimyoviy moddalar kabi sanoat korxonalarida ajralmas hisoblanadi.

2. Eng yaxshi superalloy nima?

"Eng yaxshi" superalloy butunlay unga bog'liqMaxsus dastur- Yo'q, barcha stsenariylarda yagona qotishma. Ishlash ishdan farqli ravishda o'zgarib turadigan yuqori haroratli, korroziya qarshiligi, noumbinlik, noxuyalar yoki xarajatlarning mezonlari bo'yicha baholanadi. Biroq, ba'zi superalllar o'zlarining domenlarida ajralib turadi:

Yuqori haroratli aerokosea ilovalari uchun (masalan, repektsion dvigatel turbinalari): Xuddi yagona nikelli SuperallonlarCmsx-4yokiPwa 1484ko'pincha afzal ko'riladi. Ular don chegaralarni bartaraf etishadi (uchishning etishmovchiligi uchun oddiy joy) va kuchni 1000-1,100 dollarga qaytarish, ularni eng yaxshi dvigatellar uchun ideal qilish.

Kimyoviy ishlov berishda korroziya qarshiligi uchun: Xasteloy C276(nikel-molibden-xrom qotishmasi) keng qo'llaniladi. U oltingugurt kislotasi, xlorid kislotasi va xlor kabi tajovuzkor kimyoviy moddalarga ta'sir qiladi.

Yaxshi venation bilan o'rtacha haroratda kuch uchun: 718(Niobum / titanli nikel-xrom-temir) juda ko'p qirrali. U 650 darajagacha zo'ravon kuchni taklif etadi va uni aerokokospressiya tarkibiy qismlari va neft / gaz uskunalarida shapelga aylantiradi.

Gaz turbinalarida haddan tashqari krepulraga chidamlilik uchun: Haysulik 282(nikel-Cobalt-xrium) yuqori haroratning yuqori haroratli chidamliligini uzoq muddatli kesish bilan olib keladi, uni turbinali disklar va devorlar uchun mos keladi.

Xulosa qilib aytganda, "eng yaxshi" qotishuv - bu maqsadli foydalanishning noyob talablarini optimal ravishda mos keladi.

3. Eng kuchli superall nima?

Superaloglarda "kuch" kontekstga bog'liq, chunki u zinapoyaning chidamliligi, krepparat yoki charchoq kuchiga murojaat qilishi mumkin - har xil stsenariylarda muhimdir. Biroq, baholashdaUltimate kuchlanish kuchi (UTS)vaYuqori haroratlarda krepulraga chidamlilik(Superalonlar uchun eng talabchan metrriklar), ba'zi qotishmalar quyidagicha:

Bitta-billelli nikelga asoslangan superalloglar: Kabi qotishmalarCmsx-10vaRR3010(Rolls-Royce) juda yuqori haroratli kuchni namoyish etadi. Masalan, Cmsx-10, masalan, xona haroratida 1,400 MPa (203000 psi) (203000 psi) va 1,000 dona) ~ 800 MPa (116,000 psi) saqlanib qoladi. Uning krep-qarshiligi (doimiy yuk ostida deformatsiyaga qarshi tura oladigan) tengsiz bo'lib, uni eng issiq turbinalar bo'limlarida ishlash imkonini beradi.

Osmium-ga asoslangan qotishmalar: Osmium, noyob metall, Iridium (masalan, OSMium-iridium) bilan juda yuqori xonadagi haroratli (UTS ~ 1800 MPA) va eriydigan ballar (~ 3000 daraja). Biroq, ularning favvoralari va yuqori taqsimot kabi, favvora arizalari yoki yuqori taqsimlash kabi joylarni bosib chiqarish uchun amaliy jihatdan foydalanish.

Nikel-Cobalt Superalloys: Mp35n(Nikel-Cobalt-Monibdenum) yoshga to'lganda ~ 2000 MPa (290,000 Psi) ga erishadi (290,000 psi), ammo uning kuchi 400 darajadan yuqori. U aerokozik mahkamlagichlar kabi kuchli va korroziyalarga chidamli komponentlarda qo'llaniladi.

Ko'pgina sanoat maqsadlarida - ayniqsa yuqori haroratli dasturlarbitta-billelli nikelga asoslangan superalloglarEkstremal haroratda keskinlik kuchi va treep qarshiliklari tufayli "eng kuchli" deb hisoblanadi.

4. Boshqa superalllar nima?

Superalloys asosan ularning asosiy metalliga, ostturkumlar tarkibiga va xususiyatlarga asoslangan quyi metall bilan tasniflanadi. Asosiy sinflar:

1. Nikelga asoslangan superalllar

Eng katta va ko'p qirrali sinf, nikel bilan asosiy element sifatida (50-70%). Ular yuqori haroratli va korroziyaga chidamliligi bilan eksport qiladilar.

Asosiy misollar:

Nosozlik: 718 indeksi 718 (Aeroha tuzilmalarida ishlatiladigan Niobumni mustahkamlangan, payvandlash); 625 625 (kimyoviy ishlov berishda korroziyalarga chidamliligi uchun xrom / molibden).

Xasteloy seriyalari: Xastelloy C276 (Molybden / xrom kislota qarshiligi uchun); Xasteloy x (pechning qismlariga yuqori haroratli oksidlanishga chidamliligi).

Yagona billur qotishmalar: CMSX-4, pwa 1484 (donasiz - turbinalar uchun pichoqlar uchun).

Nikel qotishmalarini kiydirish: masalan, piretometr 31V (raketa avtoulovlarida ishlatiladigan yaxshi qattiqlik bilan yuqori kuch).

2. Cobalt asosidagi Superalloys

Cobalt - bu asosiy element (30-60%), ko'pincha xrom, volfram va nikel bilan gaplashish. Ular 1100 darajagacha haroratda yuqori darajada kiyish va oksidlanishga chidamliligini taklif qilishadi, ammo ularning yuqori harorati odatda nikel asoslaridan pastroq.

Asosiy misollar:

Haysular 188: Komandayumga chidamlilik uchun xrom / volfram qo'shimchalar; Jet dvigatelida ishlatiladi.

Stelite seriyali: Stellite 6 (kobalt-xromium-volfram, juda charchagan, klapanlarda va teshiklarni kesishda ishlatiladi).

Mp35n: Kobalt-nikel qotishmasi (xrom / molibden bilan) yuqori tanglikning yuqori kuchi va korroziya qarshiligi uchun qadrlanadi.

3. temirga asoslangan superalloylar

Temir - bu asosiy element (30-60%), muhim nikel va xromini yaxshilash uchun (korroziya qarshiligi uchun). Ular nikoh yoki kobalt asoslaridan ko'ra arzonroq, ammo o'rtacha haroratda (~ 650-800 daraja) yaxshi ishlaydi.

Asosiy misollar:

Hammasi 800H: Yaxshi krepparshona qarama-qarshilik bilan temir-nikel-xrom; issiqlik almashuvchilar va yadroviy reaktorlarda ishlatiladi.

825 inppoloy: Oltingugurt kislotasi va dengiz suviga chidamli; kimyoviy ishlov berish va dengiz arizalarida qo'llaniladi.

A-286: Kuch uchun Titan / alyuminiy bilan temir-nikel-xrom; reaktiv dvigatelda tutillovchi va gaz turbin qismlarida ishlatiladi.

4. Boshqa ixtisoslashgan superalllar

Platinum-guruh metall (PGM) qotishmalari: masalan, yuqori haroratli termetlar va shisha tayyorlashda ishlatiladigan platina-rodium, ularning eritilgan shisha va oksidlanishga chidamli.

Titanium-alyuminiy intersupmalar: Og'irlikni pasaytirish uchun kam bosimli turbinalarda kam bosimli turbinalarda ishlatiladigan og'irlik darajasi yuqori bo'lgan engil qotishmalar (masalan, sharqi).

Har bir sinfda ma'lum bir sanoat ehtiyojlari, nikel asoslari yuqori haroratli dasturlar, kobalt asosidagi qotishmalar va mo''tadil haroratda tejamkor ishlashni yaxshilaydi.