Hver er mýktarbreytingastefna nikkel-undirstaða málmblöndur í háum-hitaumhverfi?

1. Grunnbreytingarstefna: Eintóna lækkun með hækkandi hitastigi

Við lágt til miðlungs hitastig (stofuhita upp í 600 gráður) eykur hitastigið varma titring atóma í nikkel-undirstaða yfirborðs-miðjulaga (FCC) grindurnar. Aukin atómhreyfingin veikir milliatóma tengikraftinn, sem dregur úr viðnám málmblöndunnar gegn teygjanlegri aflögun. Fyrir vikið minnkar teygjustuðullinn línulega og í meðallagi með hækkandi hitastigi. Til dæmis minnkar teygjustuðull Inconel 718 álfelgur úr um það bil 200 GPa við stofuhita í 170 GPa við 600 gráður, sem er um það bil 15% lækkun.

Við miðlungs til hátt hitastig (600–1000 gráður) hraðar hnignunarhraði teygjustuðuls lítillega. Annars vegar magnast varma titringur atóma enn frekar, sem leiðir til meiri grindaraflögunar. Á hinn bóginn, fyrir úrkomu-herðandi nikkel-blöndur, þá veikist samhangandi samband styrkingarfasa ( ', '') og fylkisins smám saman og lítið magn af styrkingarfasaagnum getur orðið fyrir smávægilegri grófun. Þetta dregur úr samverkandi aflögunarviðnámi milli fylkisins og styrkingarfasa og flýtir þannig fyrir lækkun á teygjustuðul. Til dæmis minnkar teygjustuðull Waspaloy úr 165 GPa við 600 gráður í 140 GPa við 1000 gráður, sem er um það bil 15% minnkun innan þessa hitastigs.

2. Mismunur á breytileikaþróun milli álgerða

Úrkomu-herðandi nikkel-blöndur (td Inconel 718, Waspaloy)

Þessar málmblöndur innihalda mikinn fjölda ' og '' styrkingarfasa. Við hitastig undir fasaupplausnarhitastigi (venjulega 850–950 gráður) haldast styrkingarfasarnir stöðugir og geta í raun hindrað aflögun grindar af völdum hitauppstreymis hreyfingar. Þess vegna minnkar teygjustuðull þeirra tiltölulega hægt með hitastigi. Hins vegar, þegar hitastigið fer yfir upplausnarhitastig styrkingarfasa, leysast ' og '' fasarnir hratt upp í fylkið, sem veldur því að teygjanlegur stuðull lækkar verulega.

Lausn-herðandi nikkel-blöndur (td Hastelloy C276, Alloy 600)

Þessar málmblöndur byggja á föstum-lausnarþáttum (Cr, Mo, W) til að styrkjast og hafa enga stöðuga úrkomufasa. Teygjustuðull þeirra minnkar á línulegri hátt með hitastigi og það er ekkert skyndilegt lækkunarstig. Heildarlækkunarmagnið er aðeins stærra en úrkomu-herðandi málmblöndur á sama hitastigi. Til dæmis minnkar teygjustuðull Hastelloy C276 um það bil 20% frá stofuhita í 1000 gráður, en lækkun Inconel 718 er um 18% við sömu aðstæður.

3. Sérstök tilvik: Áhrif fasabreytingar á mýkt

Þegar sumar málmblöndur eru hitaðar upp í ákveðið hitastig geta metstöðugir fasar (td σ fasi, Laves fasi) fallið út. Þessir brothættu fasar hafa mismunandi grindarbyggingu frá FCC fylkinu, sem leiðir til staðbundinnar streitustyrks inni í málmblöndunni. Þetta getur valdið atímabundin fletja eða örlítið frákastaf teygjustuðullsferlinum á samsvarandi hitastigi.

Hins vegar er þetta fyrirbæri ekki algilt. Í iðnaðar-gæða nikkel-málmblöndur er innihaldi metstöðugra fasa stranglega stjórnað með íhlutahönnun og hitameðhöndlunarferlum, þannig að þessi óeðlilega breytileiki er venjulega hverfandi í hagnýtri notkun.

4. Verkfræðileg þýðing breytingastefnunnar

Í byggingarhlutum með háan-hita (td flugvéla-túrbínudiskum, iðnaðarofnahengjum) þýðir lækkun teygjustuðuls að stífleiki málmblöndunnar minnkar við háan hita. Þess vegna, við hönnun burðarvirkis, er nauðsynlegt að huga að teygjanlegu aflögunarmörkum til að forðast of mikla aflögun sem leiðir til burðarvirkisbilunar.

Fyrir úrkomu-herðandi nikkel-blöndur er mikilvægt að forðast að nota þær við hitastig sem fer yfir styrkingarfasa upplausnarhitastigið, þar sem mikil lækkun á mýktarstuðul mun hafa alvarleg áhrif á þjónustuöryggi íhluta.