Yüksek sıcaklık alaşımları nedir?

Yüksek sıcaklıklı bir alaşım, yüksek sıcaklık ve stresli bir ortamda uzun bir süre boyunca sabit bir şekilde işlev görebilen herhangi bir alaşım malzemedir. Superalloy olarak da bilinir ve yüksek alaşım gücüne sahiptir. Nükleer, petrokimya, gaz türbini, havacılık ve otomotiv endüstrileri dahil olmak üzere yüksek sıcaklıklı şiddetli ortamlarda yoğun bir şekilde kullanılmaktadır.

Çağdaş gaz türbinlerinin ve havacılık motorlarının geliştirilmesine, daha büyük sıcaklıklarda çalışmalarına, yanma verimliliğini artırmalarına ve daha az enerji kullanmalarına olanak tanıyan yüksek sıcaklık alaşımlarının ortaya çıkmasıyla büyük ölçüde desteklenmiştir.

Tipik Özellikler:

- Daha yüksek sıcaklık mukavemeti

- İyi oksidasyon ve korozyon direnci

- İyi yorgunluk performansı

- İyi kırık tokluğu

Metalografik yapı, küçük tahıl ağı ve yüksek sıcaklık alaşımlarında aralarındaki kenarlardır. Alaşımın mekanik özellikleri üzerinde büyük bir etkiye sahiptir, ancak yüksek sıcaklıklara ve sürünmeye ne kadar direnir. Farklı yüksek sıcaklık alaşımları (nikel bazlı, demir bazlı, kobalt bazlı) farklı bileşimleri nedeniyle farklı mikro yapılara sahiptir.

 faz:Alaşımın ana yük taşıma aşaması olarak yüz merkezli kübik (FCC) yapısı, genel mukavemetten sorumlu

 ' faz:Sipariş edilen yüz merkezli kübik yapı, güçlendirme aşaması, yüksek sıcaklık mukavemetini iyileştirme

 " faz:Inconel 718 gibi bazı nikel bazlı alaşımlarda güçlendirme aşaması olarak düzensiz yüz merkezli kübik yapı

 Karbür:Tahıl sınırı kaymasını ve sürüklenmesini engelleyebilen, sürünme performansını iyileştirebilen ve tane sınır stabilitesini iyileştirebilen yüksek sıcaklıkta kararlı bir faz

1. Nikel bazlı yüksek sıcaklık alaşımları

Tüm yüksek sıcaklık alaşımları alanında, nikel bazlı alaşımlar özellikle önemli bir konuma sahiptir. Uçaklar için jet motorlarının üretilmesinde ve birkaç endüstriyel gaz türbininin daha sıcak bileşenlerinde kullanılan üç yüksek sıcaklık alaşımından en sık kullanılan şeydir.

Birincil bileşeni, tipik olarak% 50'sinden fazlasını oluşturan nikeldir (NI). Yüksek sıcaklıklara, oksidasyon, korozyona ve sürünmeye karşı direncini artırmak için ayrıca kobalt (CO), krom (CR), molibden (MO), alüminyum (AL), titanyum (TI), tungsten (W), renium (RE) ve diğer elementler içerir.

Ana performans

- Maksimum çalışma sıcaklığı: 1100 dereceye kadar

-Uzun süreli yüksek sıcaklık hizmeti için uygun mükemmel yüksek sıcaklık mukavemeti ve sürünme direnci

- İyi oksidasyon direnci ve sülfür korozyon direnci

- Bazı nikel bazlı alaşımlar kaynaklanabilir ve işlenmesi kolaydır

Ortak notlar

- Inconel 718 (UNS N07718): Yüksek sıcaklık direnci ve sürünme direnci

- Hastelloy X (UNS N06002): Korozyon direnci, yanma odaları için uygun

- Waspaloy (UNS N07001): Mükemmel yüksek sıcaklık mukavemeti

- Rene 41 (UNS N07041): Yüksek güç, ancak işlenmesi zor

- Nimonic 80A (UNS N07080): Gaz Türbini Bıçakları

Tipik uygulamalar

- Uçak motoru türbin bıçakları, yanma odaları, nozullar

- Yanma odaları ve kılavuz kanatlar gibi gaz türbini sıcak uç bileşenleri

- Nükleer endüstri reaktör bileşenleri

- Petrokimya yüksek sıcaklık korozyon ortamı

2. Demir bazlı yüksek sıcaklık alaşımı

Isıya dirençli alaşım çelik, Ni ve Cr gibi eser miktarlarda alaşım elemanları ile demirden (genellikle%50'den fazla) oluşan demir bazlı yüksek sıcaklık alaşımı için başka bir addır. Normalleştirme kriterlerine bağlı olarak, ısıya dayanıklı alaşım çelik martensit, östenit, pearlit, ferrit vb. Olarak sınıflandırılabilir.

Ana performans

- Sıcaklığı Kullanma: 750 ~ 900 derece

- Yüksek sıcaklıklı ortamlar için uygun iyi oksidasyon direnci

- Low creep resistance and endurance strength, not suitable for extremely high temperature environments (>900 derece)

Ortak notlar

Hastelloy D -205: korozyona dayanıklı yüksek sıcaklık uygulaması

Tipik Uygulama

- Gaz türbini bileşenleri (daha düşük çalışma sıcaklığına sahip bileşenler)

- Havacılık ve uzay küçük bileşenleri

- Otomotiv endüstrisindeki egzoz sistemi ve yüksek sıcaklık vanaları

3. Kobalt tabanlı süper alaşımlar

Kobalt, içinde yaklaşık% 60 kobalt olan kobalt bazlı süper alaşımların temelidir. Süper alaşımların ısı direncini arttırmak için CR ve NI gibi bileşenlerin eşzamanlı olarak eklenmesi gerekir.

Ana özellikler

- Aşırı ortamlar için uygun mükemmel oksidasyon direnci ve termal korozyon direnci

- İyi yüksek sıcaklık mukavemeti, 1000 dereceye kadar

- Mükemmel aşınma direnci; Bazıları aşınmaya dayanıklı kaplamalar için kullanılır

Ortak notlar

- Haynes 188 (UNS R30188): Güçlü oksidasyon direnci

-Mar-M 509: Yüksek sıcaklıklı gaz türbin bıçakları için uygun

Tipik uygulamalar

- Yanma odaları gibi gaz türbini sıcak uç bileşenleri

- Uçak motoru türbin bıçakları

- Nükleer endüstri yüksek sıcaklık ekipmanı

- Valfler ve yataklar gibi aşınmaya dayanıklı bileşenler

 Nikel tabanlı süper alaşım: en yaygın, en iyi performans

 Demir bazlı süper alaşım: düşük maliyetli, biraz zayıf ısı direnci

 Kobalt tabanlı süper alaşım: olağanüstü anti-oksidasyon ve korozyon önleme yetenekleri

1. Katı Çözelti Güçlendirilmiş Yüksek Sıcaklık Alaşımları

Katı çözelti kümeleri oluşturmak ve yüksek sıcaklık alaşım matrisinin katı çözelti elemanı içeriğini yükseltmek için alaşımdaki katı çözelti elemanları matrise çözülür.

 Avantajları:Yüksek sıcaklık alaşımlarının gücünü, sertliğini, tokluğu ve aşınma direncini geliştirin

 Dezavantajlar:Yüksek sıcaklık alaşımlarının yorulma direncini ve tokluğunu etkileyen azaltılmış çökeltiler ve kırılgan matris gibi fenomenler üretmek kolaydır.

 Başvuru:Gaz türbini muhafazaları gibi kısa süreli yüksek sıcaklık darbe ortamları için uygundur.

2. Yağış güçlendirilmiş yüksek sıcaklık alaşımları

Yüksek sıcaklık alaşımına, matristeki elementlerle mikroskobik bir faz oluşturmak için belirli bir miktarda yağış elemanı eklemeyi ifade eder, böylece yüksek sıcaklık alaşımının bükülmesini ve kesme direncini arttırır.

 Avantajları:

- Yüksek sıcaklık alaşımlarının oksidasyon direncini ve korozyon direncini geliştirin

- Yüksek sıcaklıklarda plastisiteyi, tokluğu ve gücü iyileştirin

 Dezavantajlar:Yüzey çatlakları, gevşeklik ve diğer problemler oluşturarak, yüksek sıcaklık alaşımlarının kalite ve hizmet ömrünü azaltarak

 Başvuru:Uçak motoru türbin bıçakları gibi uzun süreli yüksek sıcaklık servis parçaları için uygun

3. Yaşlanma ile güçlendirilmiş yüksek sıcaklık alaşımları

Isıl işlemi yoluyla, sertliği ve ısı direncini iyileştirmek için güçlendirme fazı çöktürülür

 Avantajlar: Ayarlanabilir sertlik ve performans

 Başvuru: Yüksek sıcaklıklarda uzun süreli hizmet için uygun

4. Dispersiyonla güçlendirilmiş yüksek sıcaklık alaşımları

Amaç, dağınık sert parçacıklar ekleyerek alaşımın gücünü ve sertliğini arttırmaktır. Base metalin mukavemetini ve sertliğini arttırmak için, bu sert parçacıklar, oksitler, karbürler, vb. Olabilen taban metalinde eşit dağınık parçacıklar olabilir.

 Avantajlar: İyi yorgunluk direnci ve yüksek sıcaklık mukavemeti

 Başvuru: Suitable for extremely high-temperature environments (>1200 derece)

1. Deforme Superalloy

Dövme, yuvarlanma, ekstrüzyon ve diğer işlemler ile sıcak ve soğuk işlenebilen yüksek sıcaklık alaşımlarını ifade eder.

 Özellikler: iyi plastisite, yüksek mukavemet, karmaşık yapılar için uygun

 Çalışma sıcaklığı: -253 ~ 1320 derece

 Başvuru: uçak motoru türbin diski, kasa

2. Superalloy döküm

Döküm yöntemi ile parçaları doğrudan hazırlayan alaşım malzemeye, yüksek sıcaklık alaşım döküm denir.

Matriye göre, demir bazlı döküm yüksek sıcaklık alaşımına, nikel bazlı döküm yüksek sıcaklık alaşımına ve kobalt bazlı döküm yüksek sıcaklık alaşımına bölünebilir

Kristalleştirme yöntemine göre, polikristalin döküm yüksek sıcaklık alaşımına, yönlü katılaşma, yüksek sıcaklık alaşımı, yönlü ötektik döküm yüksek sıcaklık alaşımı ve tek kristal döküm yüksek sıcaklıklı alaşım

 Özellikler: Yüksek sıcaklık ve karmaşık stres ortamları için uygun olan tek kristal alaşımının tahıl sınırı ve iyi sürünme performansı yok

 Başvuru: uçak motoru türbin bıçakları

3. Power Superalloy

Toz metalurji işlemi ile yapılan yüksek sıcaklık bir alaşımdır.

Alaşım güçlendirme yöntemine göre, dispersiyon güçlendirme tipine ve yağış güçlendirme tipine ayrılır.

 Özellikler: Tekdüzen yapı, ayrışma yok, son derece yüksek sıcaklık mukavemeti

 Başvuru: Havacılık Motoru Diski

4. ODS Superalloy

→ OSD: Oksit dispersiyonu güçlendirilmiş süper alaşım

Süper alaşımların oksit dispersiyon güçlendirmesi, matriste dağıtmak ve matriste çözünmeyen bir oksit dispersiyon fazı oluşturmak için süper -tahliye için belirli bir miktarda termodinamik olarak kararlı oksit ekleyen yeni bir güçlendirme yöntemini ifade eder, böylece alaşımı daha da güçlendirir. Genellikle mekanik alaşım ile hazırlanır.

 Özellikler: 1200 derecenin üzerindeki güçlü sürünme direnci

 Başvuru: Havacılık Motoru

Havacılık ve Uzay: Uçak Motorları, Türbin Bıçakları, Yanma Odaları

Gaz türbinleri: enerji santralleri için gaz türbinlerinin yüksek sıcaklık bileşenleri

Nükleer Endüstri: Nükleer Reaktör Yapıları

Otomotiv Endüstrisi: Yüksek Performanslı Motor Parçaları

Petrokimya endüstrisi: korozyona dayanıklı ekipman