1: kokia yra pagrindinė Incoloy 901 (UNS N09901 / AMS 5661) metalurginė sudėtis ir stiprinimo mechanizmas ir kodėl jis išskirtinai tinka didelio-įtempimo dujų turbinoms?
„Incoloy 901“ (taip pat žinomas kaip NIMONIC 901) yra kritulių -sukietintas nikelio-geležies-chromo superlydinys, sukurtas išskirtiniam atsparumui aukštoje{5}}temperatūroje. Jo sudėtis yra kruopščiai subalansuota:
Pagrindas: Nikelis (~ 42 %) ir geležis (~ 36 %) sudaro austenitinę matricą.
Stiprintuvai: kritinis titano (~ 2,9 %) ir aliuminio (~ 0, 2 %) derinys sudaro pirminę stiprinimo fazę, sutvarkytą intermetalinį ' (gama- pirminis, Ni₃ (Al, Ti)), senstant.
Kieto tirpalo stiprintuvai: Chromas (~12,5%) suteikia atsparumą oksidacijai ir stiprina kietą tirpalą, o molibdenas (~5,8%) suteikia tvirtumo ir stabilumo.
Grūdų ribos kontrolė: pridedama boro ir mažai anglies dioksido, kad būtų užtikrintas grūdelių ribos stiprumas ir atsparumas valkšnumui.
Stiprinimo mechanizmas: skirtingai nuo kietųjų -tirpų lydinių (pvz., Hastelloy X), Incoloy 901 stiprumas įgyjamas dėl sukietėjimo krituliais. Medžiaga pirmiausia atkaitinama ~1095 laipsnių (2000 laipsnių F) temperatūroje, kad ištirptų legiravimo elementai, tada greitai atšaldoma. Dviejų{9}}pakopų sendinimo apdorojimas (pvz., 775 laipsnių, tada 720 laipsnių) nusodina tolygiai smulkią dalelių dispersiją grūduose. Šios dalelės veikia kaip didžiulės dislokacijos judėjimo kliūtys, suteikdamos išskirtinį tempimo, šliaužimo ir įtempimo stiprumą, esant 540–650 laipsnių (1000–1200 laipsnių F) temperatūrai. Dėl to jis yra pranašesnis už daugelį nerūdijančio plieno ir kietųjų tirpalų lydinių šiame kritiniame dujų turbinų temperatūros diapazone, kai išcentrinis ir terminis įtempis yra labai didelis.
2: Kuriuose konkrečiuose dujų turbinos variklio komponentuose dažniausiai nurodomas Incoloy 901 lapas ir plokštelė ir kokius konstrukcijos reikalavimus jis atitinka?
„Incoloy 901“ yra skirtas komponentams, veikiantiems didžiausią mechaninį įtempimą esant aukštesnei temperatūrai dujų turbinų variklių vidurinėje dalyje. Jo naudojimas priklauso nuo neprilygstamo didelio tempimo ir valkšnumo stiprumo-ir{4}}tankio santykio.
Kritiniai besisukantys komponentai: jo pagrindinis pritaikymas yra turbinų diskuose (rotoriuose) ir kompresoriaus diskuose vėlesnėse, aukštos{0}} temperatūros stadijose. Šiuos komponentus veikia didžiulės išcentrinės jėgos esant darbo temperatūrai, kai aliuminio arba titano lydiniai netinka. Kaltiniai iš didelių strypų yra tipiški, tačiau su jais susijusios plokštelės formuojasi iš anksto kaltomis formomis.
Didelės{0}}įtempimo statinės konstrukcijos: lakštų ir plokščių formos naudojamos svarbiems korpusams, žiedams, sandarikliams ir aukšto -slėgio kompresorių korpusams. Šios dalys turi išlaikyti matmenų stabilumą ir konstrukcijos vientisumą esant sudėtingiems šiluminiams gradientams ir slėgio apkrovoms. Konkretus pavyzdys yra degimo kameros korpusas arba turbinos vidurinis-rėmas, kur reikalingas didelis tvirtumas ir geras apdirbamumas.
Tvirtinimo detalės ir velenai: didelio{0}}stiprumo varžtams, veržlėms ir turbinos velenams taip pat naudojamas šis lydinys.
The key design requirements it meets are: 1) High 0.2% Yield Strength (>795 MPa / 115 ksi kambario temperatūroje, išlaiko didelį stiprumą 650 laipsnių temperatūroje), 2) Išskirtinis valkšnumo -pertrūkimo laikas (pvz., 100+ val. esant 650 ° C, esant dideliam įtempimui) ir 3) Pakankamas atsparumas oksidacijai iki ~815 laipsnių (1500 laipsnių F) esant periodiniam poveikiui. Jo šiluminio plėtimosi koeficientas taip pat kruopščiai suderintas su kitomis variklio medžiagomis, kad būtų valdomas šiluminis įtempis.
3: Kokie yra pagrindiniai ir specializuoti gamybos, suvirinimo ir terminio apdorojimo protokolai, kurių reikia laikytis gaminant komponentus iš AMS 5661 lapo / plokštės?
Darbas su Incoloy 901 reikalauja griežtos disciplinos dėl jo amžiaus{1}}kietėjimo. Gamybos etapai turi būti tinkamai išdėstyti, kad būtų pasiektos reikiamos savybės ir būtų išvengta įtrūkimų.
Gamybos sekos taisyklė: prieš galutinį sendinimo apdorojimą visi pagrindiniai formavimo, apdirbimo ir suvirinimo darbai PRIVALO būti užbaigti tirpalu{0}}atkaitintoje (minkštoje) būsenoje. Bandant suformuoti arba suvirinti lydinį seną (sukietėjusį), gali atsirasti įtrūkimų ir prastų savybių.
Terminis apdorojimas (AMS 5661):
Tirpalo apdorojimas: pašildykite iki 1095 ± 15 laipsnių (2000 laipsnių F) ir palaikykite, tada greitai atvėsinkite (paprastai aliejumi arba vandeniu), kad legiravimo elementai liktų tirpale.
Stabilizavimas (pasirenkamas, bet įprastas): įkaitinkite iki 775 laipsnių - 800 laipsnių (1425 laipsniai F - 1475 laipsnio F) ir palaikykite, tada atvėsinkite oru. Tai palengvina apdirbimą ir sumažina po-suvirinimo įtempimo-įtrūkimų riziką.
Senėjimo gydymas (kritinis): dviejų{0}}pakopų amžius yra standartinis: pirmiausia pašildykite iki 775 ±15 laipsnių (1425 laipsnių F) ir palaikykite 4 valandas, atvėsinkite oru. Tada pašildykite iki 720 laipsnių ±15 laipsnių (1325 laipsnių F) ir palaikykite 24 valandas, atvėsinkite oru. Tai lemia optimalų dydį ir pasiskirstymą.
Suvirinimas: Suvirinimas yra sudėtingas ir apsiriboja būtinu remontu arba sujungimais.
Procesas: Dujinis volframo lankinis suvirinimas (GTAW/TIG) yra pagrindinis metodas.
Užpildas metalas: skirtingoms siūlėms naudokite atitinkamos -sudėties arba daugiau{1}}atitinkančios nikelio{2}} užpildą, pvz., AWS A5.14 ERNiFeCr-1 arba specialų lydinį, pvz., Inconel 617 užpildą.
Atsargumo priemonės: suvirinimas yra labai jautrus įtempimui -senėjimo įtrūkimams karščio paveiktoje zonoje (HAZ) po-suvirinimo terminio apdorojimo arba eksploatacijos metu. Norėdami tai sušvelninti, suvirinkite visiškai apdorotu tirpalu, naudokite mažą šilumos įvedimą, naudokite didelę išankstinę -šilumą (~315 laipsnių / 600 laipsnių F) ir atlikite suvirinimą naudodami visą re-sprendimą ir senėjimo ciklą, jei galutinės komponento savybės yra kritinės.
4: Kaip „Incoloy 901“ našumas skiriasi nuo kitų įprastų turbinų superlydinių, tokių kaip „Inconel 718“ ir „Waspaloy“, atsižvelgiant į stiprumą, atsparumą temperatūrai ir pagaminamumą?
Pasirinkimas tarp šių kritulių{0}}sukietintų superlydinių yra pagrindinis inžinerinis-pardavimas, pagrįstas temperatūros ir įtempių reikalavimais.
prieš Inconel 718 (UNS N07718):
Stiprumas / temperatūra: „Incoloy 901“ pasižymi didesniu tempimo ir valkšnumo stiprumu, viršijančiu maždaug 595 laipsnių (1100 laipsnių F). Pirminė Inconel 718 stiprinimo fazė ('') pradeda tirštėti ir ištirpti virš šios temperatūros, todėl stipris greitai krenta . 901 ir palaiko naudingą stiprumą iki maždaug 650–700 laipsnių (1200–1300 laipsnių F).
Gamyba / suvirinamumas: „Inconel 718“ yra labai pranašesnis. Jis puikiai suvirinamas ir atsparus tempimo -senėjimo įtrūkimams, todėl jis yra tinkamiausias pasirinkimas sudėtingoms suvirintoms konstrukcijoms. 901, palyginus suvirinamumas yra prastas.
prieš Waspaloy (UNS N07001):
Stiprumas / temperatūra: „Waspaloy“ paprastai turi geresnį valkšnumo ir plyšimo stiprumą pačioje viršutinėje temperatūros diapazono dalyje (650–815 laipsnių / 1200–1500 laipsnių F) dėl didesnės tūrio dalies. Tačiau Incoloy 901 dažnai turi didesnę tempimo takumo ribą esant vidutinei temperatūrai (540–650 laipsnių) ir yra mažiau tankus.
Išlaidos ir apdorojimas: „Incoloy 901“, kuriame yra daug geležies, paprastai yra ekonomiškesnis-, nei didesnis-nikelio, kobalto{3}} turintis Waspaloy. Jo terminis apdorojimas taip pat yra mažiau sudėtingas.
Pasirinkimo santrauka: rinkitės Inconel 718 sudėtingoms dalims, kurioms reikalingas suvirinimas, ir aptarnavimui žemiau ~595 laipsnių. Pasirinkite „Incoloy 901“, jei norite didelio-stiprumo, kaltinių besisukančių komponentų ir statinių konstrukcijų, veikiančių 595–650 laipsnių diapazone, kai suvirinamumas nėra pagrindinis rūpestis. Pasirinkite Waspaloy aukščiausios temperatūros besisukančioms dalims, kur kaina yra antraeilė, palyginti su didžiausiu valkšnumu.
5: Kokie yra pagrindiniai kokybės kontrolės, testavimo ir sertifikavimo reikalavimai, kuriuos AMS 5661 įpareigoja aviacijos ir erdvėlaivių -klasės Incoloy 901 lapas ir plokštė?
Aerospace Material Specification (AMS) 5661 apibrėžia griežtus kokybės užtikrinimo protokolus, kad būtų užtikrintas medžiagų vientisumas kritinėms skrydžio programoms.
Cheminė analizė: lydymosi chemija turi būti patikrinta kiekvienos medžiagos kaitinimo (partijos) atveju. Siekiant užtikrinti, kad būtų laikomasi griežtų sudėtinių ribų, naudojami spektrografiniai arba šlapiosios analizės metodai.
Mechaninių savybių bandymas: reikia atlikti tempimo bandymus (eilumą, ribą, pailgėjimą) kambario temperatūroje ir aukštesnėje temperatūroje (paprastai 650 laipsnių / 1200 laipsnių F). Bandymai atliekami su bandiniais, paimtais iš gatavo produkto formos (lakšto/lėkštės) po galutinio terminio apdorojimo.
Grūdelių dydžio valdymas: AMS 5661 nurodo reikiamą ASTM grūdelių dydžio numerį (paprastai 5 arba smulkesnis). Vienodas smulkių grūdelių dydis yra labai svarbus optimalioms nuovargio ir tempimo savybėms užtikrinti. Makro-etch vertinimai yra standartiniai.
Įtempių-plyšimo testavimas: esant kritinėms programoms, gali prireikti atlikti įtempių{1}plyšimo testus kaip partijos patikrą arba periodiškai. Mėginys laikomas esant nustatytai apkrovai aukštoje temperatūroje (pvz., 650 laipsnių), kol sugenda; plyšimo laikas turi atitikti minimalų standartą (pvz., mažiausiai 23 valandas esant tam tikram įtempimui).
Neardomasis bandymas (NDT): 100 % ultragarsinis plokščių ir lakštų patikrinimas yra privalomas pagal ASTM E114 ar panašius reikalavimus, siekiant aptikti vidinius netolygumus, pvz., inkliuzus, sluoksnius ar tuštumas. Taip pat gali būti nurodytas paviršiaus patikrinimas naudojant skystą skvarbą (PT) arba sūkurinę srovę.
Sertifikavimas ir atsekamumas: medžiagų gamintojas turi pateikti sertifikuotų medžiagų bandymo ataskaitą (CMTR), kurioje išvardyti visi konkrečios šilumos ir partijos bandymų rezultatai, įskaitant chemiją, mechanines savybes, terminio apdorojimo ciklus ir NDT ataskaitas. Visiškas atsekamumas nuo lydalo iki galutinio produkto yra ne{1}}suderinamas reikalavimas aviacijos ir kosmoso tiekimo grandinėms.
