Kam dažniausiai naudojami superlydiniai?
Kas yra aukštos temperatūros lydiniai?
Superlydiniai – tai metalų grupė, pasižyminti geresniu atsparumu šliaužimui, oksidacijai ir korozijai nei tradiciniai lydiniai, išlaikant puikias mechanines savybes net esant aukštai temperatūrai. Tam tikra prasme jie veikia kaip aukštos kokybės lydiniai.
Superlydiniai, dažniausiai naudojami dujų turbinų variklių komponentuose aviacijos ir kosmoso pramonėje, yra nikelio, kobalto arba geležies pagrindu ir pasižymi daug geresnėmis savybėmis nei tradiciniai plieno ar aliuminio lydiniai.
Nors dauguma įprastų geležies lydinių pradeda smarkiai prarasti medžiagos stiprumą esant 400 laipsnių Celsijaus (aliuminio lydinių dar žemesnėje temperatūroje), daugelio superlydinių stiprumas iš tikrųjų padidėja nuo 750 iki 900 laipsnių Celsijaus.
Kodėl jie svarbūs?
Skaičiuojant už svarą, superlydiniai yra brangesni nei plienas, aliuminis ar nerūdijantis plienas; juos taip pat sudėtingiau apdirbti ir formuoti norima forma. Taigi kodėl jie taip plačiai naudojami tam tikrose programose?
Atsparumas šliaužimui
Valkšnumas yra medžiagos gedimo būdas, kai komponentas deformuojasi, kai įtempių lygis yra gerokai mažesnis nei jo didžiausias tempiamasis stipris.
Kai jis pirmą kartą buvo atrastas, buvo daug žinoma apie didžiausią tempimo jėgą, įtempimą / įtempimą ir nuovargį, tačiau atrodė, kad šis naujas reiškinys nepaisė tradicinės metalurgijos.
Atlikus išsamius bandymus ir analizę, buvo nustatyta, kad ilgalaikis (nors ir gana lengvas) dalies įtempimas gali sukelti vadinamąjį „šaltą srautą“, kai dalis plastiškai deformuojasi žemiau pusės UTS. Norėdami gauti daugiau informacijos apie šliaužimą, peržiūrėkite mūsų straipsnį.
Be to, buvo nustatyta, kad šiluma iš bet kokio šaltinio pagreitina šliaužimą. Tai potencialiai katastrofiška reaktyvinių variklių komponentų problema.
Superlydiniai leidžia tokioms dalims, kaip turbinos mentės, veikti esant ekstremalioms įcentrinėms jėgoms ir karščiui, išlaikant tvirtumą ir, svarbiausia, formą.
Ilgalaikiai neatsparių šliaužimui medžiagų bandymai prieš naudojant superlydinius davė įdomių rezultatų – turbinos mentės pailgėjo besisukdamos, o tai trikdo variklio korpusą.
Atsparumas aukštai temperatūrai
Tokiose srityse kaip aviacijos ir kosmoso varikliai ir dujų turbinos, atsparumas aukštai temperatūrai yra būtinas.
Superlydiniai ne tik gerai veikia esant aukštai temperatūrai, bet kai kuriais atvejais padidėja medžiagos UTS, todėl atsiranda didesnis eksploatacinis įtempis arba mažesnė masė. Abu šie punktai yra naudingi aviacijos pramonei.
Kadangi superlydiniai turi geresnį atsparumą karščiui nei įprasti lydiniai, buvo atlikta daug patobulinimų reaktyvinio turbininio variklio konstrukcijoje.
Reaktyvinės turbinos gali sukurti tokią didelę trauką, nes jos suspaudžia įsiurbiamą orą ir degalus; kuo didesnis suspaudimas, tuo daugiau galios variklis gamina. Didėjant slėgiui ir degimo greičiui, didėja ir pagaminamos šilumos kiekis.
Laimei, superlydinių atsparumas karščiui ir valkšnumui leidžia pasiekti didesnį degimo slėgį, todėl efektyvumas žymiai didesnis. Kiek? Vien tik JAV, kai 2019 m. buvo nuskraidinta daugiau nei 760 milijardų keleivinių mylių, mažas efektyvumas gali prilygti reikšmingam degalų taupymui.
