Paduan suhu dhuwur uga diarani paduan kekuatan panas. Miturut struktur matriks, bahan bisa dipérang dadi telung kategori: basis nikel basis wesi lan basis kromium. Miturut mode produksi, bisa dipérang dadi superalloy deformed lan superalloy cast.
Iku bahan mentahan indispensable ing lapangan aerospace. Iki minangka bahan utama kanggo bagean suhu dhuwur saka mesin manufaktur aeroangkasa lan penerbangan. Iki utamané dipigunakaké kanggo Manufaktur kamar pangobongan, agul-agul turbin, guide agul-agul, kompresor lan turbin disk, cilik turbin lan bagean liyane. Kisaran suhu layanan yaiku 600 ℃ - 1200 ℃. Kaku lan kahanan lingkungan beda-beda karo bagean sing digunakake. Ana syarat sing ketat kanggo sifat mekanik, fisik lan kimia saka campuran kasebut. Iku faktor nemtokake kanggo kinerja, linuwih lan urip engine. Mula, superalloy minangka salah sawijining proyek riset utama ing bidang aerospace lan pertahanan nasional ing negara maju.
Aplikasi utama superalloys yaiku:
1. Paduan suhu dhuwur kanggo ruang pembakaran
Kamar pembakaran (uga dikenal minangka tabung nyala) mesin turbin penerbangan minangka salah sawijining komponen suhu dhuwur sing penting. Wiwit atomisasi bahan bakar, lenga lan gas nyawiji lan pangolahan liyane digawa metu ing kamar pangobongan, suhu maksimum ing kamar pangobongan bisa tekan 1500 ℃ - 2000 ℃, lan suhu tembok ing kamar pangobongan bisa tekan 1100 ℃. Ing wektu sing padha, uga nandhang tekanan termal lan tekanan gas. Umume mesin kanthi rasio dorong/bobot dhuwur nggunakake ruang pembakaran annular, sing dawane cendhak lan kapasitas panas dhuwur. Suhu maksimum ing kamar pangobongan tekan 2000 ℃, lan suhu tembok tekan 1150 ℃ sawise film gas utawa cooling uap. Gradien suhu sing gedhe ing antarane macem-macem bagean bakal ngasilake stres termal, sing bakal munggah lan mudhun kanthi cepet nalika owah-owahan negara kerja. Materi kasebut bakal kena kejut termal lan beban kelelahan termal, lan bakal ana distorsi, retak lan cacat liyane. Umumé, kamar pangobongan digawe saka alloy sheet, lan syarat teknis diringkes ing ngisor iki miturut kondisi layanan bagean tartamtu: nduweni resistance oksidasi tartamtu lan resistance karat gas ing kondisi nggunakake alloy suhu dhuwur lan gas; Wis kekuatan cepet lan toleransi tartamtu, kinerja lemes termal lan koefisien expansion kurang; Wis cukup plasticity lan weld kemampuan kanggo mesthekake Processing, mbentuk lan sambungan; Nduwe stabilitas organisasi sing apik ing siklus termal kanggo njamin operasi sing dipercaya sajrone urip layanan.
a. MA956 alloy keropos laminasi
Ing tataran awal, laminate keropos digawe saka HS-188 alloy sheet dening difusi iketan sawise kang foto, etched, grooved lan punched. Lapisan njero bisa digawe dadi saluran pendinginan sing cocog miturut syarat desain. cooling struktur iki mung perlu 30% saka gas cooling saka cooling film tradisional, kang bisa nambah efficiency siklus termal saka engine, ngurangi kapasitas prewangan panas nyata saka materi kamar pangobongan, ngurangi bobot, lan nambah tikaman-bobot. rasio. Saiki, isih perlu kanggo ngilangi teknologi utama sadurunge bisa digunakake kanthi praktis. Laminasi keropos digawe saka MA956 minangka generasi anyar saka bahan ruang pembakaran sing dikenalake dening Amerika Serikat, sing bisa digunakake ing 1300 ℃.
b. Aplikasi komposit keramik ing ruang bakar
Amerika Serikat wis wiwit verifikasi kelayakan nggunakake keramik kanggo turbin gas wiwit taun 1971. Ing taun 1983, sawetara klompok sing melu pangembangan bahan canggih ing Amerika Serikat wis ngrumusake serangkaian indikator kinerja kanggo turbin gas sing digunakake ing pesawat canggih. Indikator kasebut yaiku: nambah suhu inlet turbin dadi 2200 ℃; Operate miturut negara pangobongan pitungan kimia; Ngurangi Kapadhetan sing ditrapake kanggo bagean kasebut saka 8g / cm3 dadi 5g / cm3; Batal cooling komponen. Kanggo nyukupi syarat kasebut, bahan sing ditliti kalebu grafit, matriks logam, komposit matriks keramik lan senyawa intermetal saliyane keramik fase tunggal. Komposit matriks keramik (CMC) nduweni kaluwihan ing ngisor iki:
Koefisien ekspansi bahan keramik luwih cilik tinimbang paduan berbasis nikel, lan lapisan kasebut gampang dicopot. Nggawe komposit keramik karo logam penengah bisa ngatasi cacat flaking, yaiku arah pangembangan bahan ruang pembakaran. materi iki bisa digunakake karo 10% - 20% udhara cooling, lan suhu logam bali jampel mung bab 800 ℃, lan suhu prewangan panas iku adoh luwih murah tinimbang saka cooling beda lan cooling film. Cast superalloy B1900 + Keramik lapisan protèktif kothak digunakake ing V2500 engine, lan arah pembangunan kanggo ngganti B1900 (karo lapisan Keramik) kothak karo SiC-based komposit utawa anti-oksidasi C / C komposit. Komposit matriks keramik minangka bahan pangembangan ruang bakar mesin kanthi rasio bobot dorong 15-20, lan suhu layanan yaiku 1538 ℃ - 1650 ℃. Iki digunakake kanggo tabung nyala, tembok ngambang lan afterburner.
2. paduan suhu dhuwur kanggo turbin
Blade turbin aero-engine minangka salah sawijining komponen sing nanggung beban suhu sing paling abot lan lingkungan kerja sing paling ala ing mesin aero. Sampeyan kudu nanggung stres sing gedhe banget lan kompleks ing suhu sing dhuwur, saengga syarat materi kasebut ketat banget. Superalloys kanggo agul-agul turbin aero-engine dipérang dadi:
a.High suhu alloy kanggo guide
Deflektor minangka salah sawijining bagéan saka mesin turbin sing paling kena pengaruh panas. Nalika pangobongan ora rata ana ing kamar pangobongan, beban pemanasan saka guide vane tahap pisanan gedhe, sing dadi alasan utama kanggo karusakan saka guide vane. Suhu layanan kira-kira 100 ℃ luwih dhuwur tinimbang bilah turbin. Bentenane yaiku bagean statis ora kena beban mekanik. Biasane, gampang nyebabake stres termal, distorsi, retak lemes termal lan kobong lokal sing disebabake owah-owahan suhu kanthi cepet. Paduan vane guide kudu nduweni sifat ing ngisor iki: kekuatan suhu dhuwur sing cukup, kinerja penjilat permanen lan kinerja lemes termal apik, resistance oksidasi dhuwur lan kinerja karat termal, kaku termal lan resistance geter, kemampuan deformasi mlengkung, kinerja ngecor proses casting apik lan weldability, lan kinerja pangayoman lapisan.
Saiki, mesin paling maju kanthi rasio dorong / bobot dhuwur nggunakake bilah cast berongga, lan superalloy adhedhasar nikel kristal tunggal lan arah dipilih. Mesin kanthi rasio dorong-bobot dhuwur nduweni suhu dhuwur 1650 ℃ - 1930 ℃ lan kudu dilindhungi kanthi lapisan insulasi termal. Suhu layanan saka alloy agul-agul ing cooling lan kondisi pangayoman nutupi luwih saka 1100 ℃, kang sijine nerusake syarat anyar lan luwih dhuwur kanggo biaya Kapadhetan suhu saka materi agul-agul guide ing mangsa.
b. Superalloys kanggo lading turbin
Pisau turbin minangka bagian utama mesin aero-mesin sing puteran panas. Suhu operasi yaiku 50 ℃ - 100 ℃ luwih murah tinimbang bilah pandhuan. Dheweke nanggung stres sentrifugal, stres geter, stres termal, gosok aliran udara lan efek liyane nalika muter, lan kahanan kerja ora apik. Urip layanan komponen pungkasan panas saka engine karo tikaman dhuwur / rasio bobot luwih saka 2000h. Mulane, alloy agul-agul turbin kudu resistance penjilat dhuwur lan kekuatan pecah ing suhu layanan, apik dhuwur lan medium suhu sifat lengkap, kayata lemes siklus dhuwur lan kurang, kadhemen lan panas lemes, plasticity cekap lan impact kateguhan, lan sensitivitas kedudukan; resistance oksidasi dhuwur lan resistance karat; Konduktivitas termal sing apik lan koefisien ekspansi linear sing kurang; kinerja proses casting apik; Stabilitas struktural jangka panjang, ora ana presipitasi fase TCP ing suhu layanan. Paduan sing ditrapake liwat patang tahap; Aplikasi alloy cacat kalebu GH4033, GH4143, GH4118, etc; Aplikasi saka alloy casting kalebu K403, K417, K418, K405, directionally solidified emas DZ4, DZ22, siji kristal alloy DD3, DD8, PW1484, etc. Ing saiki, wis dikembangaké kanggo generasi katelu saka wesi kristal siji. Campuran kristal tunggal China DD3 lan DD8 digunakake ing turbin China, mesin turbofan, helikopter lan mesin kapal.
3. paduan suhu dhuwur kanggo turbin disk
Disk turbin minangka bagéan bantalan puteran sing paling ditekan saka mesin turbin. Suhu kerja roda flange mesin kanthi rasio bobot dorong 8 lan 10 tekan 650 ℃ lan 750 ℃, lan suhu pusat roda kira-kira 300 ℃, kanthi beda suhu sing gedhe. Sajrone rotasi normal, iku drive agul-agul kanggo muter ing kacepetan dhuwur lan metokake pasukan centrifugal maksimum, kaku termal lan kaku geter. Saben wiwitan lan mandeg minangka siklus, pusat roda. Tenggorokan, alur ngisor lan pelek kabeh nandhang tekanan komposit sing beda. Paduan kasebut kudu nduweni kekuatan ngasilake paling dhuwur, ketangguhan impact lan ora sensitivitas kedudukan ing suhu layanan; Koefisien ekspansi linear kurang; oksidasi tartamtu lan resistance karat; Kinerja pemotongan sing apik.
4. Aerospace superalloy
Superalloy ing mesin roket Cairan digunakake minangka panel injector bahan bakar saka kamar pangobongan ing kamar tikaman; Turbin pump sikut, flange, grafit rudder fastener, etc. Suhu dhuwur alloy ing mesin roket Cairan digunakake minangka bahan bakar panel injector ing kamar tikaman; Siku pompa turbin, flange, pengikat rudder grafit, lan liya-liyane. GH4169 digunakake minangka bahan rotor turbin, poros, lengan poros, pengikat lan bagean bantalan penting liyane.
Bahan rotor turbin saka mesin roket cair Amerika utamane kalebu pipa intake, bilah turbin lan disk. GH1131 alloy biasane digunakake ing China, lan agul-agul turbin gumantung ing suhu apa. Inconel x, Alloy713c, Astroloy lan Mar-M246 kudu digunakake kanthi sukses; Bahan cakram roda kalebu Inconel 718, Waspaloy, lsp. GH4169 lan GH4141 turbin integral biasane digunakake, lan GH2038A digunakake kanggo poros mesin.