Šiluminis apdorojimas yra pagrindinis superlaidų procesas, pritaikytas jų mechaninėms savybėms sustiprinti kaip stiprumą, atsparumą šliaužiant, nuovargio ilgaamžiškumui ir mikrostruktūriniam stabilumui, esant ekstremalioms aukštos temperatūros ir didelės streso sąlygoms. Konkrečios procedūros skiriasi atsižvelgiant į lydinio kompoziciją (nikelio pagrindu pagamintą, kobalto pagrindu arba geležies pagrindu) ir numatytą pritaikymą, tačiau pagrindiniai metodai apima:
Sprendimo atkaitinimas
Šis žingsnis apima superlalolio kaitinimą aukštoje temperatūroje (paprastai 900–1250 laipsnių, atsižvelgiant į lydinį), kad ištirpintų tarpmetalinius nuosėdas (pvz. Greitas aušinimas (gesinimas vandenyje, aliejuje ar priverstiniame ore) seka „užšaldyti“ šią mikrostruktūrą, neleidžiant šiurkščioms nuosėdoms reformuoti. Sprendimo atkaitinimas pagerina lankstumą ir paruošia lydinį vėlesniam stiprinimui sukietėjant krituliams. Pavyzdžiui:
Nikelio pagrindu sukurtas „Inconel 718“ yra suvalgytas ~ 980 laipsnių tirpalu, kad būtų ištirpintos “(Ni₃nb) nusėda, užtikrinant supersotuotą matricą.
Kobalto pagrindu sukurtas „Haynes 25“ sprendimas atkaitinamas ~ 1150 laipsnių, kad homogenizuotų jo chromo ir volframo pasiskirstymą.
Senėjimas (kritulių kietėjimas)
Po tirpalo atkaitinimo, senėjimas apima lydinio kaitinimą iki žemesnės temperatūros (600–850 laipsnių) ilgą laiką (nuo valandų iki dienų), kad būtų susidaręs smulkus, tolygiai išsklaidytos tarpmetalinės nuosėdos. Šie nuosėdos (pvz., '-Ni₃ (Al, Ti) kai kuriuose kobalto pagrindu pagamintuose lydiniuose lydiniuose lydiniuose arba lavos fazėse) veikia kaip dislokacijos judėjimo kliūtys, drastiškai didindami stiprumą. Daugelyje superlydų optimalūs rezultatai naudoja daugiapakopį senėjimą:
„Inconel 718“ naudoja dviejų pakopų senėjimo procesą: 720 laipsnių 8 valandas (krosnį aušinama iki 620 laipsnių) + 620 laipsnis 8 valandas, aušinamas oru, kad susidarytų tankūs „krituliai“.
„René 95“, aukšto stiprumo nikelio pagrindu pagamintas lydinys, yra 870 laipsnių 1 valandos + 650 laipsnio 24 valandas, kad būtų subalansuotas stiprumas ir atsparumas šliaužiui.
Karštas izostatinis presavimas (klubas)
HIP sujungia aukštą temperatūrą (iki 1200 laipsnių) ir aukštą slėgį (100–200 MPa) inertinėse dujose (pvz. Tai ypač labai svarbu atliekant liejimo ar miltelių-metalurgijos superviziūras, tokias kaip CMSX-4 (vieno kristalo nikelio pagrindu pagamintas lydinys), gerinant nuovargio tarnavimo laiką ir sumažinant su defektais susijusius gedimus turbinų peiliuose.
Streso palengvinimo atkaitinimas
Atlikus apdirbant, suvirinant ar formuojant, šis procesas šildo lydinį iki 500–800 laipsnių, kad būtų palengvintos liekamųjų įtempių, nepakeisdamas pirminės mikrostruktūros. Tai apsaugo nuo įtrūkimų teikimo metu, būtini komponentams, tokiems kaip raketų purkštukai ar branduolinių reaktorių dalys.
Grūdų dydžio optimizavimas
Šilumos procedūros gali kontroliuoti grūdų dydį, kad būtų pusiausvyros savybės: smulkūs grūdai padidina mažos temperatūros tempimo stiprumą, tuo tarpu šiurkštesni grūdai pagerina atsparumą šliaužiant aukštoje temperatūroje. Pavyzdžiui:
Turbinų diskai (esant dideliam sukimosi įtempiui) Naudokite smulkiagrūdžius superviziumus (pvz., Udimet 720), kontroliuojamu aušinimo metu atkaitinant.
Turbinų ašmenys (veikiami ekstremalios šilumos) dažnai naudoja šiurkščiavilnių arba vieno kristalų supervizionus (pvz.
Apibrėžti „stipriausią“ superloją yra sudėtinga, nes stiprumas priklauso nuo konteksto: temperatūros, streso tipo (tempimo, šliaužimo, nuovargio) ir aplinkos sąlygų (korozija, oksidacija) - visi vaidina visus vaidmenis. Tačiau keli superlydai išsiskiria iš išskirtinio stiprumo konkrečiuose scenarijuose:
GRX-810
3D atspausdintas nikelio pagrindu sukurtas „Superalloy“, kurį sukūrė NASA, GRX-810 pasižymi nepaprasta jėga ir ilgaamžiškumu. Jis yra dvigubai stipresnis nei moderniausias 3D atspausdintas superlydas (pvz., „Inconel 718“) aukštoje temperatūroje (~ 1093 laipsnis) ir daugiau nei 1000 kartų atsparesnis šliaužiantis (lėta deformacija esant pastoviam įtempiui). Jo stiprumas atsiranda dėl unikalios nanoskalės nusodinimo ir oksidų mikrostruktūros, todėl jis idealiai tinka hipersoninėms transporto priemonėms ir raketiniams varikliams.
René 95
Nikelio pagrindu pagamintas superlloy, plačiai naudojamas kosmoso srityje, „René 95“ siūlo išskirtinį tempimo stiprumą (iki 1600 MPa kambario temperatūroje) ir atsparumą šliaužiant aukštesnėje temperatūroje. Jo stiprumas kyla iš tankaus „nusėdimo“ tinklo, todėl jis yra geriausias pasirinkimas didelio streso komponentams, tokiems kaip turbinų diskai.
Lydinys 718Plus
Išplėstinė „Inconel 718“, 718Plus versija pakeičia „nuosėdas stabiliesnėmis“ fazėmis, padidindama stiprumą aukštesnėje temperatūroje (iki 700 laipsnių). Jis palaiko tempimo stiprumą, viršijantį 1 300 MPa, tuo pačiu siūlant pagerėjusį šliaužimo atsparumą, tinkamą kitos kartos dujų turbinų varikliams.
Kobalto pagrindu pagaminti lydiniai (pvz., Haynes 188)
Nors kambario temperatūroje paprastai yra ne tokie stiprūs nei nikelio pagrindu pagaminti lydiniai, tačiau kobalto pagrindu pagamintos superlaidės, tokios kaip „Haynes 188“, „Excel“ yra aukštos temperatūros stipris ir atsparumas oksidacijai (iki 1100 laipsnių). Jų stiprumas gaunamas iš kietojo tirpalo stiprinimo volframo ir chromo stiprinimu, todėl jie yra kritiški reaktyvinio variklio degimo kameroms.
GRX-810dažnai cituojamas kaip stipriausias aukštos temperatūros stiprumo ir atsparumo šliaužime, o René 95 ir 718Plus dominuoja kambario temperatūroje ir vidutinio stiprumo temperatūros tempimo stiprume. „Stipriausia“ etiketė galiausiai priklauso nuo būtinų konkrečių veiklos kriterijų.
