Vysokoteplotné zliatiny: hlavné materiály používané v letectve
I. Prehľad
1. Zloženie vysokoteplotných zliatin
Vysokoteplotné zliatiny sú na báze železa, niklu a kobaltu. Ďalšími hlavnými prvkami sú chróm, hliník, titán, volfrám, molybdén atď. Ako prvotriedny kovový materiál môžu pracovať nad 600 stupňov a za určitých podmienok namáhania po dlhú dobu. Majú vysokú tepelnú pevnosť a odolnosť. Má viacero výhod, pokiaľ ide o oxidáciu, odolnosť proti korózii za tepla, únavový výkon, lomovú húževnatosť atď.
2. Aplikácia vysokoteplotných zliatin
Vysokoteplotné zliatiny sú široko používané v letectve, jadrovej energetike, automobilovom priemysle, plynových turbínach, petrochémii a iných oblastiach.
Z aplikačných scenárov globálneho trhu s vysokoteplotnými zliatinami je oblasť letectva dlhodobo na prvom mieste, predstavuje viac ako 56 % dopytu na trhu a používa sa hlavne pri výrobe leteckých motorov a spojovacích materiálov pre letecký priemysel.
2. Klasifikácia vysokoteplotných zliatin
1. Vysokoteplotné zliatiny sa delia na: podľa základných prvkov:
Vysokoteplotné zliatiny na báze železa: majú nižšie prevádzkové teploty, 600 ~ 850 stupňov, a vo všeobecnosti sa používajú v častiach motorov s nižšími prevádzkovými teplotami, ako sú kotúče turbín, plášte, hriadele a iné časti.
Vysokoteplotné zliatiny na báze niklu: majú najvyššiu prevádzkovú teplotu, asi 1000 stupňov, a sú široko používané na výrobu najhorúcejších častí prúdových leteckých motorov a rôznych priemyselných plynových turbín, ako sú lopatky turbín, vodiace lopatky, turbíny atď.
Vysokoteplotná zliatina na báze kobaltu: Prevádzková teplota je približne 950 stupňov. Má dobrú zlievateľnosť a zvárateľnosť. Používa sa hlavne ako materiál vodiacej čepele. Vzhľadom na nízke zdroje kobaltu je tento typ zliatiny drahý.
2. Vysokoteplotné zliatiny sa podľa výrobného procesu delia na:
Deformovaná vysokoteplotná zliatina: Prevádzková teplota je 600-1000 stupeň . Všeobecne sa používa v diskoch kompresorov a diskoch turbín v motoroch. Má relatívne nízku pevnosť a dobrú plasticitu, tepelné spracovanie a zvárateľnosť.
Odlievacie superzliatiny: môžu byť rozdelené do troch kategórií: rovnoosé kryštálové superzliatiny, smerovo tuhnuté stĺpcové kryštálové superzliatiny a monokryštálové superzliatiny.
1) Rovnoosová superzliatina: Prevádzková teplota je 1000 stupňov . Prijíma tradičnú metódu investičného liatia a má relatívne nízku tepelnú únosnosť. Používa sa najmä v zadných lopatkách nízkotlakových turbín. Má širokú škálu aplikácií a predstavuje 0 % všetkých odliatkov. 60-70 % komponentov, ale dodatočný zisk produktu je nízky.
2) Smerovo stuhnutá valcová superzliatina: Prevádzková teplota je 1000-1100 stupňov . Vyrába sa technológiou smerového tuhnutia a má relatívne vysokú teplotnú únosnosť. Používa sa hlavne v pracovných lopatkách niekoľkých prvých stupňov nízkotlakových turbín, ako aj prvého a druhého stupňa vysokotlakových turbín v niektorých motoroch. Listy rotora triedy 1, rozsah použitia je obmedzený na listy rotora a dodatočný zisk produktu je vyšší.
3) Monokryštálová superzliatina: Prevádzková teplota je 1200 stupňov. Vyrába sa pomocou technológie smerového tuhnutia a výberu kryštálov. Má najvyššiu tepelnú odolnosť. Používa sa hlavne vo vysokotlakových lopatkách kolies moderných motorov a prvých dvoch stupňoch lopatiek nízkotlakových turbín. Rozsah použitia je obmedzený na pracovné čepele. Produkty Najvyšší dodatočný zisk.
Nové vysokoteplotné zliatiny: označujú vysokoteplotné zliatinové materiály vyrábané prostredníctvom nových výrobných procesov, vrátane práškových vysokoteplotných zliatin a disperzne spevnených vysokoteplotných zliatin (ODS).
1) Prášková vysokoteplotná zliatina: Teplota použitia je 1100 stupňov. Vysokoteplotná zliatina sa atomizuje na prášok a potom sa izostatické lisovanie za tepla alebo izostatické lisovanie a kovanie za tepla používa na výrobu vysokoteplotných zliatinových produktov. Má vysokú mieru využitia kovu a nízke náklady. Má nízkoteplotné vlastnosti a relatívne vysokú teplotnú únosnosť. V súčasnosti sa používa najmä v kotúčoch turbín a lopatkách turbín. Je to vynikajúci materiál pre vysokoteplotné komponenty, ako sú kotúče turbín, kotúče kompresorov a usmerňovače turbín v motoroch s vysokým pomerom ťahu k hmotnosti.
2) Vysokoteplotná zliatina spevnená disperziou (ODS): s prevádzkovou teplotou 1200 stupňov, je vyrobená podobným procesom práškovej metalurgie a má vysokú tepelnú únosnosť. Používa sa hlavne v plameňových trubiciach, vodiacich lopatkách a lopatkách turbín.
Hlavné produkty
