دانش قوی ترین آلیاژ نیکل

1. قوی ترین آلیاژ نیکل چیست؟

آلیاژ نیکل "قویترین" به متریک عملکرد خاص (به عنوان مثال ، مقاومت کششی ، مقاومت در برابر خزش دما بالا {2} بالا ، یا مقاومت در برابر شکستگی) و شرایط عملیاتی (به عنوان مثال ، دما ، استرس یا محیط خوردگی) بستگی دارد. با این حال ،تک - نیکل کریستالی - superalloys مبتنی بربه طور گسترده به عنوان قوی ترین ، به ویژه در برنامه های درجه حرارت بالا- در نظر گرفته می شوند.

مثالهای قابل توجه عبارتند از:

CMSX-4وتPWA 1484: این آلیاژهای کریستالی تک آهنگ- مقاومت در برابر خزش استثنایی و استحکام کششی در دمای بیش از 1000 درجه سانتیگراد (1832 درجه فارنهایت) دارند ، با استحکام کششی نهایی بیش از 1000 مگاپاسکال در دمای اتاق و حفظ بیش از 600 مگاپیکسل در 1000 درجه سانتیگراد. آنها در تیغه های توربین موتور جت استفاده می شوند ، جایی که قدرت تحت گرمای شدید بسیار مهم است.

هاینس 282: یک آلیاژ نیکل پلی کریستالی با استحکام کششی بالا (بیش از 1200 مگاپاسکال در دمای اتاق) و ثبات حرارتی عالی ، مناسب برای اجزای استرس {2} بالا در توربین های گازی و کوره های صنعتی.

آلیاژهای کریستالی Single - inture از طریق یک یکنواخت ، نقص- microstructure رایگان و آلیاژ دقیق (با عناصری مانند Rhenium ، Tantalum و تنگستن) که در برابر حرکت جابجایی در دماهای بالا مقاومت می کنند ، به قدرت خود می رسند.

2. پردازش SuperAlloys چیست؟

پردازش SuperAlloy بسیار تخصصی است ، برای حفظ قدرت درجه حرارت بالا- دما ، مقاومت در برابر خوردگی و ریزساختار. مراحل کلیدی شامل:

ذوب شدن:

ذوب القایی خلاء (VIM): ناخالصی ها را کاهش می دهد (به عنوان مثال ، گوگرد ، اکسیژن) که باعث آغوش می شوند.

قوس خلاء (VAR)یاذوب پرتو الکترونی (EBM): بیشتر آلیاژ را پاک می کند و ترکیب یکنواخت را تضمین می کند.

ریخته گری:

سرمایه گذاری سرمایه گذاری: اشکال پیچیده (به عنوان مثال ، تیغه های توربین) با جزئیات خوب ایجاد می کند.

ریخته گری کریستالی تک -: مرزهای دانه (منبع ضعف در دماهای بالا) را با کنترل جامد سازی برای تشکیل یک کریستال مداوم و مداوم از بین می برد.

پردازش حرارتی:

کار گرم(جعل ، نورد در 900-1.200 درجه سانتیگراد): ساختار دانه را اصلاح می کند و بدون ایجاد شکنندگی ، قدرت را تقویت می کند.

کار سرد: به طور کم برای افزایش قدرت - قدرت دما استفاده می شود ، که اغلب برای تسکین استرس پس از آن ، آنیلایینگ دنبال می شود.

عملیات حرارتی:

بازپخت راه حل: فازهای ناخواسته را حل می کند ، همگن سازی ریزساختار.

پیری: شکل گیری رسوبات ریز و پایدار (به عنوان مثال ، γ '- ni₃al) که "پین" را جابجا می کند ، قدرت دما را افزایش می دهد.

اتمام:

ماشینکاری (اغلب با ابزارهای الماس ، به دلیل سختی زیاد) و تیمارهای سطح (به عنوان مثال ، پوشش های آلومینید برای مقاومت در برابر اکسیداسیون).

پردازش برای جلوگیری از نقص ریزساختاری کاملاً کنترل می شود ، زیرا حتی ناخالصی های کوچک یا بی نظمی مرز دانه می توانند عملکرد را در محیط های شدید به خطر بیاندازند.

3. چه عناصری در یک سوپر آلو وجود دارد؟

SuperAlloys پیچیده ، سیستم های عناصر چند- متناسب با تعادل مقاومت ، مقاومت در برابر خوردگی و پایداری حرارتی است. در حالی که ترکیبات بر اساس نوع متفاوت هستند (نیکل- مبتنی بر ، cobalt- مبتنی بر یا آهن -} nickel {{5} مبتنی بر) ، عناصر مشترک عبارتند از:

فلزات:

نیکل (NI ، 30-70 ٪): غالب در نیکل {{2} superalloys مبتنی بر ؛ ماتریس مکعب محور (FCC) و مقاومت در برابر خوردگی یک چهره پایدار-}}.

کبالت (CO ، 20-60 ٪): پایه آلیاژهای مبتنی بر کبالت {{2}. مقاومت در برابر سایش عالی و پایداری حرارتی بالاتر از 1000 درجه سانتیگراد را ارائه می دهد.

آهن (آهن ، 20-50 ٪): اغلب با نیکل در آهن - superalloys نیکل برای هزینه -} اثربخشی و عملکرد درجه حرارت متوسط {{4} متوسط ترکیب می شود.

عناصر تقویت کننده:

Chromium (CR ، 10-25 ٪): مقاومت به اکسیداسیون/خوردگی و تقویت محلول {{2} را تقویت می کند.

Molybdenum (MO ، 2-10 ٪) و تنگستن (W ، 2-15 ٪): قدرت دما بالا- از طریق جامد-} محلول سخت کننده و مقاومت در برابر خزش.

آلومینیوم (آل ، 1-6 ٪) و تیتانیوم (Ti ، 1-5 ٪): فرم γ '{4}} ni₃ (al ، ti) رسوب می کند ، مرحله تقویت اولیه در آلیاژهای مبتنی بر نیکل {5}.

Tantalum (TA ، 1-5 ٪) و Niobium (NB ، 1-4 ٪): شکل گیری γ 'را ترویج کرده و مقاومت خزش را تقویت می کند.

Rhenium (Re ، 1-6 ٪): به آلیاژهای کریستالی Advanced Advanced {{2} اضافه شده برای کند شدن انتشار اتمی ، به طرز چشمگیری بهبود مقاومت در برابر خزش دما {3}.

عناصر جزئی:

کربن (ج ،<0.1%): Forms carbides (e.g., M₂₃C₆) to strengthen grain boundaries.

بور (ب ،<0.01%) and Zirconium (Zr, <0.1%): Improve grain boundary cohesion, reducing embrittlement.

این عناصر به صورت هم افزایی کار می کنند: فلز پایه یک ماتریس پایدار را فراهم می کند ، در حالی که عناصر آلیاژ باعث افزایش قدرت ، مقاومت در برابر خوردگی و پایداری حرارتی می شوند-} کلید عملکرد Superalloys در شرایط شدید.