1. چه چیز خاصی در مورد SuperAlloys وجود دارد؟
استثنایی بالا - مقاومت دما و مقاومت در برابر خزش: برخلاف اکثر فلزات ، که در زیر استرس طولانی {0} term در دماهای بالا نرم و تغییر شکل می دهند ، سوپر آلوها قدرت مکانیکی قابل توجهی را حفظ کرده و حتی در دمای 600-1200 درجه سانتیگراد (1112-2192 درجه فارنهایت) مقاومت می کنند. این امر با تقویت مکانیسم هایی مانند بارش فازهای بین فلزی (به عنوان مثال ، مرحله γ ': ni₃al در نیکل {8} superalloys مبتنی بر) که مانع از حرکت جابجایی تحت گرما و استرس می شوند ، فعال می شود.
اکسیداسیون برتر و مقاومت در برابر خوردگی: آنها یک لایه اکسید متراکم و پایدار (به عنوان مثال ، اکسید کروم ، اکسید آلومینیوم) را در سطح خود در دماهای بالا تشکیل می دهند و از اکسیداسیون بیشتر یا حمله توسط رسانه های خورنده جلوگیری می کنند (به عنوان مثال ، آب دریا ، گازهای اسیدی ، نمک مذاب). این امر باعث می شود آنها برای محیط های شیمیایی ، دریایی و هوافضا مناسب باشند.
مقاومت عالی خستگی حرارتی: آنها در برابر چرخه های مکرر گرمایش و سرمایش بدون ترک خوردن مقاومت می کنند - برای اجزای مانند تیغه های توربین گازی ، که بین گرمای شدید (در حین کار) و دمای خنک کننده (در حین خاموش شدن) متناوب هستند ، بسیار مهم هستند.
انعطاف پذیری حفظ شده در دماهای بالا: در حالی که بسیاری از فلزات هنگام گرم شدن شکننده می شوند ، Superalloys انعطاف پذیری کافی را برای تحمل انبساط حرارتی جزئی یا بارهای مکانیکی حفظ می کند و از شکستگی ناگهانی جلوگیری می کند.
2. دامنه دما Superalloys چیست؟
"دامنه عملیاتی" به دما اشاره می کند که آلیاژ 70 ٪ از اتاق خود را حفظ می کند-} قدرت دما و در برابر خزش/تخریب برای 10 ، {3} ساعت (استاندارد صنعت برای اجزای درجه حرارت بالا 4} بالا) مقاومت می کند.
قرار گرفتن در معرض کوتاه {{0} term در معرض دمای بالاتر (به عنوان مثال ، 1300 درجه سانتیگراد/2372 ° F برای نمرات مبتنی بر نیکل-) امکان پذیر است اما عمر خدمات را کاهش می دهد.
مواد افزودنی مانند تنگستن (W) یا Rhenium (دوباره) حد بالایی را گسترش می دهند: به عنوان مثال ، نیکل- superalloys مبتنی بر RE می تواند در دمای 1150-1200 درجه سانتیگراد کار کند ، در حالی که آلیاژهای مبتنی بر کابالت- با TA (Tantalum) به 1200-1250 درجه سانتیگراد می رسند.
3. عملیات حرارتی SuperAlloys چیست؟
1. بازپرداخت راه حل
هدف: تمام رسوبات موجود (به عنوان مثال ، کاربیدها ، بین فلزی) را در ماتریس آلیاژ حل کنید و یک ریزساختار فاز یکنواخت {{2} را ایجاد کنید. این تفکیک را از ریخته گری/جعل حذف می کند و آلیاژ را برای سخت شدن بارش بعدی آماده می کند.
فرآیند: آلیاژ را به دمای بالا (1050-1250 درجه سانتیگراد/1922-22282 درجه فارنهایت ، بسته به درجه) گرم کنید و به مدت 1-4 ساعت نگه دارید (برای اطمینان از انحلال کامل). به سرعت خنک شود (از طریق خاموش شدن آب یا خنک کننده هوا) به "دام" عناصر حل شده در ماتریس ، جلوگیری از بارش زودرس.
کاربرد: جهانی برای همه انواع Superalloy ؛ قبل از پیری برای نمرات نیکل - و کبالت- مبتنی بر.
2. پیری (سخت شدن بارش)
هدف: القای تشکیل کنترل شده فازهای تقویت کننده ریز و یکنواخت توزیع شده (به عنوان مثال ، فاز γ ': ni₃al/ti در نیکل - آلیاژهای مبتنی بر ؛ کاربیدهای m₂₃c₆ در کابالت {3 {آلیاژهای مبتنی بر}). این فازها حرکت جابجایی را مسدود می کنند ، قدرت دما و مقاومت در برابر خزش را به شدت بهبود می بخشند.
فرآیند: محلول-} آلیاژ آنیل شده را به دمای پایین تر (650-900 درجه سانتیگراد/1292-1652 درجه فارنهایت) گرم کنید و به مدت 4-24 ساعت (زمان طولانی تر برای قطعات بزرگتر) نگه دارید. به آرامی یا در هوا خنک شوید تا حداکثر تشکیل رسوب را به حداکثر برسانید.
تغییرات:
پیری: برای آلیاژهای ساده تر (به عنوان مثال ، آهن - مبتنی بر SuperAlloys) استفاده می شود و نیاز به قدرت متوسط دارند.
پیری مضاعف: دو فرآیند مرحله - (به عنوان مثال ، 700 درجه سانتیگراد به مدت 8 ساعت ، سپس 800 درجه سانتیگراد به مدت 4 ساعت) برای بالا - عملکرد نیکل - مبتنی بر (به عنوان مثال ، INCONEL 718). این باعث می شود اندازه و توزیع رسوب شود و مقاومت خزش را تقویت می کند.
3. تسکین استرس
هدف: تنش های باقیمانده را از تولید کاهش دهید (به عنوان مثال ، ریخته گری ، جعل ، جوشکاری) ، که می تواند باعث ایجاد پیچ و خم یا ترک خوردگی در طول سرویس دما {2 {2} شود.
فرآیند: آلیاژ را تا 600-800 درجه سانتیگراد (1112-1472 درجه فارنهایت) گرم کنید ، 2-6 ساعت نگه دارید ، سپس به آرامی خنک شوید. این امر از تغییر ریزساختار تقویت شده (برخلاف بازپرداخت محلول) جلوگیری می کند.
کاربرد: اجباری برای اجزای جوش داده شده (به عنوان مثال ، کافه های توربین گازی) و فرجده های بزرگ (به عنوان مثال ، دیسک های توربین).
4. بازپرداخت پالایش دانه
هدف: یک ریزساختار دانه ای - تولید کنید ، که مقاومت در برابر خستگی را بهبود می بخشد (برای اجزای تحت استرس چرخه ای ، مانند تیغه های توربین بسیار مهم است).
فرآیند: گرما به پایین تر از دمای بازپرداخت محلول (1000-1200 درجه سانتیگراد/1832-2192 درجه فارنهایت) ، به طور خلاصه (30-60 دقیقه) نگه دارید ، سپس به سرعت خنک شوید. این مجدداً غلات درشت را از جعل و بدون رشد بیش از حد دانه می کند.
نکته مهم: پارامترهای عملیات حرارتی (دما ، زمان ، میزان خنک کننده) بسیار درجه - خاص هستند. به عنوان مثال ، INCONEL 718 از بازپرداخت محلول در دمای 980 درجه سانتیگراد استفاده می کند ، به دنبال آن پیری مضاعف (720 درجه سانتیگراد به مدت 8 ساعت+ 620 ° C به مدت 8 ساعت) ، در حالی که Haynes 282 مبتنی بر کبالت {8} مبتنی بر آن از محلول در دمای 1150 درجه سانتیگراد و پیری تک در 780 درجه سانتیگراد استفاده می کند.
