Ką turite omenyje superalloy

1. Ką reiškia „Superalloy“?

Superlloy (arba aukšto našumo lydinys) yra metalinių medžiagų, sukurtų siekiant parodyti išskirtines mechanines savybes ir stabilumą poekstremalios darbo sąlygos, ypač aukšta temperatūra, agresyvi cheminė aplinka ir nuolatinis mechaninis stresas. Skirtingai nuo įprastų lydinių, kurie yra skirti bendrosios paskirties stiprumui ar atsparumui korozijai, superlydai yra „super“, nes jie palaiko savo efektyvumą scenarijuose, kurie skaido daugumą kitų metalų.

Pagrindinės superlydausių charakteristikos apima:

Aukštos temperatūros stiprumas: Jie išlaiko tempiamąjį stiprumą, atsparumą šliaužiant (atsparumas lėtai deformacijai esant nuolatiniam įtempiui) ir nuovargio ilgaamžiškumas esant 650 laipsnių temperatūrai (1 200 laipsnių f), dažnai iki 1200 laipsnių (2 200 laipsnių F).

Oksidacija ir atsparumas korozijai: Jie priešinasi skilimui karštomis dujomis, išlydytomis druskomis, rūgštimis ir jūros vandeniu, dėka legiruotų elementų, tokių kaip chromas, kuris sudaro apsauginius oksido sluoksnius.

Mikrostruktūrinis stabilumas: Jų vidinė struktūra (pvz., Grūdų ribos, nuosėdos) išlieka nepažeista ilgalaikio šilumos ir streso poveikio, užkertant kelią įklijavimui ar minkštinimui.

Superlydai paprastai yra pagrįsti nikeliu, kobaltu ar geležimi, su sudėtingomis kompozicijomis, įskaitant tokius elementus kaip chromas, molibdenas, volframas, aliuminis ir titanas. Jie yra kritiški aviacijos ir kosmoso (reaktyvinio varikliuose, raketų komponentams), energijos (dujų turbinos, branduoliniai reaktoriai) ir cheminis apdorojimas, kai nesėkmė dėl medžiagų suskaidymo turėtų sunkias pasekmes.

2. Kas yra nikelio pagrindu sukurtas superlloy?

Nikelio pagrindu sukurtas superlloy yra superlydumo pogrupis, kurNikelisyra pagrindinis bazinis elementas (paprastai susideda iš 50–70% kompozicijos). Šie lydiniai yra plačiausiai naudojami superkonliuotų tipai, vertinami už neprilygstamą aukštos temperatūros stiprumo, atsparumo korozijai ir mikrostruktūriniam stabilumui derinį.

Pagrindinės nikelio pagrindu sukurtų superlaidžių savybės yra:

Kompozicija: Kartu su nikeliu yra legiruočių elementų, tokių kaip chromas (10–25%, atsparumui oksidacijai), aliuminio ir titanui (po 1–6%, kad būtų sustiprintos „krituliai: Ni₃ (Al, Ti)), molibdenum ir volfrsten (1–10%, kiekviena, kietos medžiagos stiprinimas) ir nedidelius papildymus, tokius kaip niobium arba iki tantalume (iki stiprinimo.

Aukštos temperatūros našumas: Jie pasižymi 650–1 200 laipsnių (1 200–2200 laipsnių f), todėl jie yra būtini turbinų ašmenims, degikliams ir išmetimo sistemoms reaktyviniams varikliams ir dujų turbinėms.

Universalumas: Jie priešinasi tiek oksiduojančiai (pvz., Azoto rūgšties), tiek mažinančiai (pvz., Sieros rūgšties) aplinkai, plečiant jų naudojimą cheminiame apdorojime ir jūrinėse priemonėse.

Pavyzdžiai yra „Inconel 718“ (naudojami aviacijos ir kosmoso komponentams), „Hastelloy C276“ (cheminiam apdorojimui) ir vieno kristalų lydinius, tokius kaip CMSX-4 (aukšto slėgio turbinų ašmenims).

3. Kokios yra nikelio silpnybės?

Nors nikelis yra universalus metalas, turintis vertingų savybių (pvz.

Prasta aukštos temperatūros stiprumas: Grynas nikelis žymiai minkštėja esant aukštesnei kaip 300 laipsnių temperatūrai (572 laipsnių f), prarandant tempimo stiprumą ir atsparumą šliaužiant. Dėl to jis netinkamas naudojant aukšto šildymo, pavyzdžiui, turbinų variklius, kai reikalingas nuolatinis stiprumas 650 laipsnių +.

Jautrumas oksidacijai aukštoje temperatūroje: Nors nikelis sudaro ploną oksido sluoksnį (NIO) esant vidutinei temperatūrai, šis sluoksnis suskaidomas aukščiau ~ 600 laipsnių (1 112 laipsnių f), todėl greitas oksidacija ir medžiagų praradimas karštoje, deguonies turtingoje aplinkoje (pvz., Krosnies interjerai).

Žemas kietumas: Grynas nikelis yra palyginti minkštas (Rockwell B kietumas ~ 40), todėl jis yra linkęs dėvėti ir deformuoti esant mechaniniam įtempiui. Norint padidinti kietumą, reikia legiruoti tokiais elementais kaip chromas ar molibdenas.

Jautrumas tam tikroms cheminėms medžiagoms: Nepaisant bendros atsparumo korozijai, nikelis yra pažeidžiamas puolimo stipriomis oksiduojančiomis rūgščiais (pvz. Jis taip pat reaguoja su sieros turinčiomis dujomis (pvz., H₂s) aukštesnėje temperatūroje, sudarydama trapius sulfidus.

Kaina: Nikelis yra palyginti brangus metalas, palyginti su geležies ar aliuminio, o tai riboja jo naudojimą sąnaudų jautruose programose, kai aukštas našumas nėra kritinis.

Magnetinės savybės: Grynas nikelis yra feromagnetinis, kuris gali būti trūkumas programoms, kurioms reikalingas ne magnetines medžiagas (pvz., Kai kurie elektroniniai komponentai ar medicinos prietaisai).

Šiuos silpnybes dažnai mažina legiruotas nikelis su kitais elementais, kad būtų sudarytos nikelio pagrindu pagamintos superlaidės (pvz., Inconel) arba tokios lydiniai kaip Monelis, kurie sujungia nikelio pranašumus su geresniu stiprumu ir atsparumu.