تفاوت بین یک سوپر آلی و آلیاژ چیست؟
1. هدف طراحی
2. قابلیت های عملکرد
در دمای متوسط (به طور معمول زیر 500 درجه برای اکثر آلیاژهای ساختاری) عملکرد خوبی داشته باشید.
قدرت ، اکسید کردن یا تغییر شکل (خزش) را به سرعت در دماهای بالا از دست دهید.
ممکن است مقاومت در برابر خوردگی را ارائه دهد اما فاقد مقاومت در برابر قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در برابر مواد شیمیایی سخت یا گازهای درجه حرارت بالا است.
قدرت درجه حرارت بالا: یکپارچگی مکانیکی (مقاومت کششی ، مقاومت در برابر خستگی) را حتی در 80-90 ٪ از نقطه ذوب خود فراتر از حد آلیاژهای معمولی حفظ کنید.
مقاومت در برابر خزش: در برابر تغییر شکل تدریجی تحت استرس طولانی مدت در دماهای بالا مقاومت کنید ، برای مؤلفه هایی مانند تیغه های توربین بسیار مهم است.
اکسیداسیون و مقاومت در برابر خوردگی: برای مقاومت در برابر گازهای درجه حرارت بالا ، اسیدها یا فلزات مذاب ، لایه های اکسید محافظ (به عنوان مثال ، مبتنی بر کروم) را تشکیل دهید.
ثبات ریزساختاری: ساختار داخلی آنها (به عنوان مثال ، تقویت مراحل مانند "در سوپر آلوهای مبتنی بر نیکل) را در دمای شدید حفظ کنید و از نرم شدن یا تغییر فاز جلوگیری کنید.
3. ترکیب
متشکل از یک فلز پایه (به عنوان مثال ، آهن ، آلومینیوم ، مس) با افزودنیهای کوچک عناصر آلیاژ برای ترفند خاصیت.
مثال: برنج (مس + روی) قابلیت ماشینکاری را بهبود می بخشد. آلیاژهای آلومینیوم (آلومینیوم + منیزیم) قدرت را تقویت می کنند.
به طور معمول بر اساس فلزات پایه با کارایی بالا: نیکل (رایج ترین) ، کبالت یا آهن-نیکل.
برای دستیابی به خواص شدید ، ترکیبات پیچیده ای از عناصر آلیاژ با ارزش بالا را شامل می شود:کروم (CR) برای مقاومت در برابر اکسیداسیون/خوردگی.
آلومینیوم (AL) و تیتانیوم (TI) برای تشکیل رسوبات تقویت کننده (به عنوان مثال ، '-ni₃al).
تنگستن (W) ، مولیبدن (MO) یا رنیوم (RE) برای تقویت استحکام درجه حرارت بالا و مقاومت در برابر خزش.
Rhenium ، یک عنصر نادر و گران قیمت ، اغلب به Superalloys پیشرفته برای کاربردهای هوافضا اضافه می شود.
ترکیب دقیق متناسب با محیط های شدید خاص (به عنوان مثال ، کروم بیشتر برای مقاومت در برابر شیمیایی ، رنیوم بیشتر برای مقاومت در برابر حرارت موتور توربین) است.
4. پیچیدگی
ذوب خلاء (به عنوان مثال ، ذوب القایی خلاء ، VIM) برای جلوگیری از آلودگی.
متالورژی پودر برای سازه های ریز دانه و با استحکام بالا.
جامد سازی جهت یا ریخته گری تک کریستالی (برای تیغه های توربین) برای از بین بردن مرزهای دانه ، کاهش خزش.
این فرایندها با انرژی و پرهزینه هستند و هزینه های تولید را افزایش می دهند.
5. برنامه
ساخت و ساز (تیرهای فولادی) ، قطعات خودرو (آلیاژهای آلومینیوم) ، وسایل آشپزی (فولاد ضد زنگ) یا الکترونیک (آلیاژهای مس).
هوافضا: تیغه های توربین ، اتاق های احتراق در موتورهای جت ، نازل موشک.
انرژی: اجزای توربین گازی در نیروگاه ها.
پردازش شیمیایی: راکتورها و لوله هایی که مایعات خورنده در دماهای بالا دارند.
پزشکی: superalloys کبالت-کرومیوم زیست سازگار برای ایمپلنت های ارتوپدی (به عنوان مثال ، تعویض مفصل ران).
6. هزینه
فلزات پایه بالا (نیکل ، کبالت) و عناصر آلیاژ نادر (رنیوم ، تانتالوم).
فرآیندهای تولید پیچیده.
نقش غیر قابل تعویض آنها در برنامه های مهم ، توجیه قیمت گذاری حق بیمه.
