Gelwir aloi tymheredd uchel hefyd yn aloi cryfder gwres. Yn ôl y strwythur matrics, gellir rhannu deunyddiau yn dri chategori: yn seiliedig ar haearn yn seiliedig ar nicel a chromiwm. Yn ôl y modd cynhyrchu, gellir ei rannu'n superalloy anffurfiedig a superalloy cast.
Mae'n ddeunydd crai anhepgor yn y maes awyrofod. Dyma'r deunydd allweddol ar gyfer y rhan tymheredd uchel o beiriannau gweithgynhyrchu awyrofod a hedfan. Fe'i defnyddir yn bennaf ar gyfer gweithgynhyrchu siambr hylosgi, llafn tyrbin, llafn canllaw, cywasgydd a disg tyrbin, cas tyrbin a rhannau eraill. Amrediad tymheredd y gwasanaeth yw 600 ℃ - 1200 ℃. Mae'r straen a'r amodau amgylcheddol yn amrywio yn ôl y rhannau a ddefnyddir. Mae gofynion llym ar gyfer priodweddau mecanyddol, ffisegol a chemegol yr aloi. Dyma'r ffactor hollbwysig ar gyfer perfformiad, dibynadwyedd a bywyd yr injan. Felly, mae superalloy yn un o'r prosiectau ymchwil allweddol ym meysydd awyrofod ac amddiffyn cenedlaethol mewn gwledydd datblygedig.
Prif gymwysiadau aloion super yw:
1. Aloi tymheredd uchel ar gyfer siambr hylosgi
Mae'r siambr hylosgi (a elwir hefyd yn tiwb fflam) o injan tyrbin hedfan yn un o'r cydrannau tymheredd uchel allweddol. Gan fod atomization tanwydd, cymysgu olew a nwy a phrosesau eraill yn cael eu cynnal yn y siambr hylosgi, gall y tymheredd uchaf yn y siambr hylosgi gyrraedd 1500 ℃ - 2000 ℃, a gall tymheredd y wal yn y siambr hylosgi gyrraedd 1100 ℃. Ar yr un pryd, mae hefyd yn dwyn straen thermol a straen nwy. Mae'r rhan fwyaf o beiriannau sydd â chymhareb gwthiad / pwysau uchel yn defnyddio siambrau hylosgi blwydd, sydd â hyd byr a chynhwysedd gwres uchel. Mae'r tymheredd uchaf yn y siambr hylosgi yn cyrraedd 2000 ℃, ac mae tymheredd y wal yn cyrraedd 1150 ℃ ar ôl ffilm nwy neu oeri stêm. Bydd graddiannau tymheredd mawr rhwng gwahanol rannau yn cynhyrchu straen thermol, a fydd yn codi ac yn disgyn yn sydyn pan fydd y cyflwr gweithio yn newid. Bydd y deunydd yn destun sioc thermol a llwyth blinder thermol, a bydd ystumiad, craciau a diffygion eraill. Yn gyffredinol, mae'r siambr hylosgi wedi'i gwneud o aloi dalen, ac mae'r gofynion technegol yn cael eu crynhoi fel a ganlyn yn unol ag amodau gwasanaeth rhannau penodol: mae ganddi wrthwynebiad ocsideiddio penodol a gwrthiant cyrydiad nwy o dan amodau defnyddio aloi tymheredd uchel a nwy; Mae ganddo rai cryfder enbyd a dygnwch, perfformiad blinder thermol a chyfernod ehangu isel; Mae ganddo ddigon o blastigrwydd a gallu weldio i sicrhau prosesu, ffurfio a chysylltu; Mae ganddo sefydlogrwydd sefydliadol da o dan gylchred thermol i sicrhau gweithrediad dibynadwy o fewn bywyd y gwasanaeth.
a. Laminiad mandyllog aloi MA956
Yn y cyfnod cynnar, gwnaed y laminiad mandyllog o ddalen aloi HS-188 trwy fondio tryledu ar ôl tynnu llun, ysgythru, rhigol a dyrnu. Gellir gwneud yr haen fewnol yn sianel oeri ddelfrydol yn unol â'r gofynion dylunio. Dim ond 30% o nwy oeri'r oeri ffilm draddodiadol sydd ei angen ar yr oeri strwythur hwn, a all wella effeithlonrwydd cylch thermol yr injan, lleihau cynhwysedd dwyn gwres gwirioneddol y deunydd siambr hylosgi, lleihau'r pwysau, a chynyddu'r pwysau gwthio cymhareb. Ar hyn o bryd, mae'n dal yn angenrheidiol torri trwy'r dechnoleg allweddol cyn y gellir ei defnyddio'n ymarferol. Mae'r laminiad mandyllog a wneir o MA956 yn genhedlaeth newydd o ddeunydd siambr hylosgi a gyflwynwyd gan yr Unol Daleithiau, y gellir ei ddefnyddio ar 1300 ℃.
b. Cymhwyso cyfansoddion ceramig yn y siambr hylosgi
Mae'r Unol Daleithiau wedi dechrau gwirio dichonoldeb defnyddio cerameg ar gyfer tyrbinau nwy ers 1971. Ym 1983, mae rhai grwpiau sy'n ymwneud â datblygu deunyddiau uwch yn yr Unol Daleithiau wedi llunio cyfres o ddangosyddion perfformiad ar gyfer tyrbinau nwy a ddefnyddir mewn awyrennau datblygedig. Y dangosyddion hyn yw: cynyddu tymheredd mewnfa'r tyrbin i 2200 ℃; Gweithredu o dan gyflwr hylosgi cyfrifiad cemegol; Lleihau'r dwysedd a roddir ar y rhannau hyn o 8g/cm3 i 5g/cm3; Canslo oeri cydrannau. Er mwyn bodloni'r gofynion hyn, mae'r deunyddiau a astudir yn cynnwys graffit, matrics metel, cyfansoddion matrics ceramig a chyfansoddion rhyngfetelaidd yn ogystal â serameg un cam. Mae gan gyfansoddion matrics ceramig (CMC) y manteision canlynol:
Mae cyfernod ehangu deunydd ceramig yn llawer llai na chyfernod aloi sy'n seiliedig ar nicel, ac mae'n hawdd pilio'r cotio. Gall gwneud cyfansoddion ceramig gyda ffelt metel canolraddol oresgyn diffyg fflawio, sef cyfeiriad datblygu deunyddiau siambr hylosgi. Gellir defnyddio'r deunydd hwn gydag aer oeri 10% - 20%, a dim ond tua 800 ℃ yw tymheredd inswleiddio cefn metel, ac mae'r tymheredd dwyn gwres yn llawer is na thymheredd oeri dargyfeiriol ac oeri ffilm. Defnyddir teils amddiffynnol cotio seramig superalloy B1900 + mewn injan V2500, a'r cyfeiriad datblygu yw disodli teilsen B1900 (gyda gorchudd ceramig) gyda chyfansawdd cyfansawdd neu gwrth-ocsidiad C / C wedi'i seilio ar SiC. Cyfansawdd matrics ceramig yw deunydd datblygu siambr hylosgi injan gyda chymhareb pwysau byrdwn o 15-20, a thymheredd ei wasanaeth yw 1538 ℃ - 1650 ℃. Fe'i defnyddir ar gyfer tiwb fflam, wal arnofio ac ôl-losgwr.
2. aloi tymheredd uchel ar gyfer tyrbin
Llafn tyrbin aer-injan yw un o'r cydrannau sy'n dwyn y llwyth tymheredd mwyaf difrifol a'r amgylchedd gwaith gwaethaf yn yr aero-injan. Mae'n rhaid iddo ddwyn straen mawr a chymhleth iawn o dan dymheredd uchel, felly mae ei ofynion materol yn llym iawn. Mae'r uwch-aloiau ar gyfer llafnau tyrbinau aero-beiriant wedi'u rhannu'n:
aloi tymheredd a.High ar gyfer canllaw
Mae'r gwyrydd yn un o'r rhannau o'r injan tyrbin sy'n cael ei effeithio fwyaf gan wres. Pan fydd hylosgiad anwastad yn digwydd yn y siambr hylosgi, mae llwyth gwresogi'r ceiliog canllaw cam cyntaf yn fawr, sef y prif reswm dros ddifrod y ceiliog canllaw. Mae tymheredd ei wasanaeth tua 100 ℃ yn uwch na thymheredd llafn y tyrbin. Y gwahaniaeth yw nad yw'r rhannau statig yn destun llwyth mecanyddol. Fel arfer, mae'n hawdd achosi straen thermol, ystumiad, crac blinder thermol a llosgi lleol a achosir gan newid tymheredd cyflym. Bydd gan yr aloi ceiliog canllaw y priodweddau canlynol: cryfder tymheredd uchel digonol, perfformiad ymgripiad parhaol a pherfformiad blinder thermol da, ymwrthedd ocsideiddio uchel a pherfformiad cyrydiad thermol, straen thermol a gwrthiant dirgryniad, gallu anffurfio plygu, perfformiad mowldio proses castio da a weldadwyedd, a pherfformiad amddiffyn cotio.
Ar hyn o bryd, mae'r peiriannau mwyaf datblygedig sydd â chymhareb gwthiad / pwysau uchel yn defnyddio llafnau cast gwag, a dewisir uwch-aloiau cyfeiriol a grisial sengl sy'n seiliedig ar nicel. Mae gan yr injan â chymhareb pwysau gwthiad uchel dymheredd uchel o 1650 ℃ - 1930 ℃ ac mae angen ei ddiogelu gan orchudd inswleiddio thermol. Mae tymheredd gwasanaeth yr aloi llafn o dan amodau oeri a diogelu cotio yn fwy na 1100 ℃, sy'n cyflwyno gofynion newydd ac uwch ar gyfer cost dwysedd tymheredd y deunydd llafn canllaw yn y dyfodol.
b. Superalloys ar gyfer llafnau tyrbin
Llafnau tyrbin yw'r rhannau cylchdroi sy'n dwyn gwres allweddol o beiriannau aero. Eu tymheredd gweithredu yw 50 ℃ - 100 ℃ yn is na'r llafnau canllaw. Maent yn dwyn straen allgyrchol mawr, straen dirgryniad, straen thermol, sgwrio llif aer ac effeithiau eraill wrth gylchdroi, ac mae'r amodau gwaith yn wael. Mae bywyd gwasanaeth cydrannau pen poeth yr injan â chymhareb gwthio / pwysau uchel yn fwy na 2000h. Felly, bydd gan aloi llafn y tyrbin ymwrthedd ymgripiad uchel a chryfder rhwyg ar dymheredd y gwasanaeth, priodweddau cynhwysfawr tymheredd uchel a chanolig da, megis blinder beicio uchel ac isel, blinder oer a phoeth, digon o blastigrwydd a chadernid effaith, a sensitifrwydd rhicyn; Gwrthiant ocsideiddio uchel a gwrthiant cyrydiad; Dargludedd thermol da a cyfernod isel o ehangu llinellol; Perfformiad proses castio da; Sefydlogrwydd strwythurol hirdymor, dim dyddodiad cyfnod TCP ar dymheredd y gwasanaeth. Mae'r aloi cymhwysol yn mynd trwy bedwar cam; Mae cymwysiadau aloi anffurfiedig yn cynnwys GH4033, GH4143, GH4118, ac ati; Mae cymhwyso aloi castio yn cynnwys K403, K417, K418, K405, aur solidified yn gyfeiriadol DZ4, DZ22, aloi grisial sengl DD3, DD8, PW1484, ac ati Ar hyn o bryd, mae wedi datblygu i'r drydedd genhedlaeth o aloion grisial sengl. Defnyddir aloi grisial sengl Tsieina DD3 a DD8 yn y drefn honno mewn tyrbinau Tsieina, injans turbofan, hofrenyddion a pheiriannau cludo llongau.
3. aloi tymheredd uchel ar gyfer disg tyrbin
Y ddisg tyrbin yw'r rhan sy'n dwyn y pwysau cylchdroi mwyaf o'r injan tyrbin. Mae tymheredd gweithio fflans olwyn yr injan gyda'r gymhareb pwysau gwthio o 8 a 10 yn cyrraedd 650 ℃ a 750 ℃, ac mae tymheredd y ganolfan olwyn tua 300 ℃, gyda gwahaniaeth tymheredd mawr. Yn ystod cylchdroi arferol, mae'n gyrru'r llafn i gylchdroi ar gyflymder uchel ac yn dwyn y grym allgyrchol mwyaf, straen thermol a straen dirgryniad. Mae pob cychwyn a stop yn ganolfan beicio, olwyn. Mae straen cyfansawdd gwahanol ar y gwddf, gwaelod rhigol ac ymyl. Mae'n ofynnol i'r aloi fod â'r cryfder cynnyrch uchaf, caledwch yr effaith a dim sensitifrwydd rhicyn ar dymheredd y gwasanaeth; Cyfernod ehangu llinellol isel; Rhai ymwrthedd ocsidiad a chorydiad; Perfformiad torri da.
4. Superalloy awyrofod
Defnyddir y superalloy yn yr injan roced hylif fel panel chwistrellu tanwydd y siambr hylosgi yn y siambr wthio; Penelin pwmp tyrbin, fflans, clymwr llyw graffit, ac ati Defnyddir aloi tymheredd uchel mewn injan roced hylif fel panel chwistrellu siambr tanwydd yn y siambr wthio; Penelin pwmp tyrbin, fflans, clymwr llyw graffit, ac ati Defnyddir GH4169 fel deunydd rotor tyrbin, siafft, llawes siafft, clymwr a rhannau dwyn pwysig eraill.
Mae deunyddiau rotor tyrbin injan roced hylif Americanaidd yn bennaf yn cynnwys pibell cymeriant, llafn tyrbin a disg. Defnyddir aloi GH1131 yn bennaf yn Tsieina, ac mae llafn y tyrbin yn dibynnu ar y tymheredd gweithio. Dylid defnyddio Inconel x, Alloy713c, Astroloy a Mar-M246 yn olynol; Mae'r deunyddiau disg olwyn yn cynnwys Inconel 718, Waspaloy, ac ati. Defnyddir tyrbinau annatod GH4169 a GH4141 yn bennaf, a defnyddir GH2038A ar gyfer siafft yr injan.