Hvað er talið Superalloy

1.. Hvað er talið ofurstilling?

Superalloy (einnig kallað afkastamikil ál) er flokkur málmefna sem skilgreindur er af óvenjulegri getu þeirra til að halda vélrænni styrk, viðnám gegn niðurbroti og byggingarstöðugleika undiröfgafull rekstrarskilyrði-Aðstétt hátt hitastig, ætandi umhverfi og viðvarandi vélrænni streitu. Ólíkt hefðbundnum málmblöndur, sem eru fínstilltar til almennrar notkunar, eru superalloys hannaðir til að framkvæma áreiðanlega í atburðarásum sem myndu valda því að flestir málmar mýkjast, oxast, skríða (afmyndar hægt undir álagi) eða mistakast.

Lykilviðmið sem flokka efni sem Superalloy eru:

Háhita seiglu: Þeir viðhalda togstyrk, skriðþol og þreytu endingu við hitastig yfir 650 gráðu (1.200 gráðu F), oft allt að 1.200 gráðu (2.200 gráðu F). Þetta er mikilvægt fyrir forrit eins og þotuvélar eða gasturbínur, þar sem íhlutir starfa í heitu brennsluumhverfi.

Oxun og tæringarþol: Þeir standast efnaárás frá heitum lofttegundum, bráðnum söltum, sýrum og sjó, oft vegna málmblöndu (td króm) sem mynda verndandi oxíðlög.

Stöðugleiki smásjár: Innri uppbygging þeirra (td kornamörk, styrking botnfalls) er óbreytt undir langvarandi hita og streitu, koma í veg fyrir innleiðingu eða styrkleika.

Flókin málmblöndur: Þeir samanstanda venjulega af grunnmálmi (nikkel, kóbalt eða járni) blandað saman við þætti eins og króm, mólýbden, wolfram, ál eða títan til að auka sérstaka eiginleika.

Superalloys eru ómissandi í atvinnugreinum eins og Aerospace (hverflablöð, eldflaugar stút), orku (gasturbínur, kjarnaofnar) og efnavinnsla, þar sem efnisbilun gæti haft skelfilegar afleiðingar.

2.. Hver er besti ofurmeðferðin?

„Besta“ ofurstillan fer algjörlega eftirsérstök umsókn-En einmikið álfelgur skar sig fram úr í öllum atburðarásum. Árangur er dæmdur út frá viðmiðum eins og háhitastyrk, tæringarþol, dauðsföll eða kostnaður, sem er breytilegur með tilfelli. Hins vegar eru sumir superalloys áberandi á sínum sviðum:

Fyrir háhita geimferðatæki (td túrbínublöð Jet Engine): Eins kristal nikkel-undirstaða Superalloys eins ogCMSX-4eðaPWA 1484eru oft valinn. Þeir útrýma kornamörkum (sameiginlegum staður fyrir skriðbrest) og halda styrk við 1.000–1.100 gráðu, sem gerir þau tilvalin fyrir heitustu hluta vélanna.

Fyrir tæringarþol við efnavinnslu: Hastelloy C276(nikkel-mólýbden-krómblöndu) er víða litið á gullstaðalinn. Það standast árásargjarn efni eins og brennisteinssýru, saltsýru og klór, jafnvel við hátt hitastig.

Fyrir styrk við hóflegt hitastig með góðri suðuhæfni: Inconel 718(Nikkel-króm-járn með níóbíum/títan) er mjög fjölhæfur. Það býður upp á framúrskarandi togstyrk allt að 650 gráðu og er auðvelt að vél og suðu, sem gerir það að hefta í uppbyggingu í geimferðum og olíu/gasbúnaði.

Fyrir mikla skriðþol í gasturbínum: Haynes 282(nikkel-cobalt-króm) kemur jafnvægi á háhitastyrk með langtíma skriðþol, sem gerir það hentugt fyrir hverfla diska og brennslu.

Í stuttu máli er „besta“ álfelgurinn sá sem uppfyllir best einstaka kröfur um fyrirhugaða notkun þess.

3.. Hver er sterkasti ofurmeðferðin?

„Styrkur“ í Superalloys er samhengisháð, þar sem það getur átt við togstyrk, skriðþol eða þreytu styrktaraðila gagnrýnin í mismunandi sviðsmyndum. Hins vegar, við matfullkominn togstyrkur (UTs)Ogskríðaþol við háan hita(kröfuhörðunarstig Superalloys), ákveðnar málmblöndur skera sig úr:

Einkristal nikkel-undirstaða Superalloys: Málmblöndur einsCMSX-10OgRR3010(Rolls-Royce) Sýna framúrskarandi háhita styrk. CMSX-10, til dæmis, hefur UTS af ~ 1.400 MPa (203.000 psi) við stofuhita og heldur ~ 800 MPa (116.000 psi) við 1.000 gráðu. Skriðþol þess (hæfni til að standast aflögun undir stöðugu álagi) er ósamþykkt, sem gerir það kleift að starfa í heitustu hverflahlutunum.

Osmíum-byggð málmblöndur: Osmíum, sjaldgæfur málmur, myndar málmblöndur með iridium (td, osmíum-iridium) sem hafa mjög mikinn styrk í herbergjum (UTS ~ 1.800 MPa) og bræðslumark (~ 3.000 gráðu). Hins vegar er Brittleness og há kostnaðarmörk hagnýt notkun til sess forrit eins og lindarpenna nibs eða miklar burðarlag.

Nikkel-Cobalt Superalloys: Mp35n(Nikkel-Cobalt-Chromium-mólýbden) nær UTS upp á ~ 2.000 MPa (290.000 psi) þegar aldurshardinn er, þó að styrkur þess lækki við hitastig yfir 400 gráðu. Það er notað í hástyrk, tæringarþolnum íhlutum eins og geimfestingum.

Í flestum iðnaðarskyni-sérstaklega háhita forrit-Einkristal nikkel-undirstaða Superalloyseru talin „sterkust“ vegna óviðjafnanlegrar samsetningar togstyrks og skriðþol við mikinn hitastig.

4. Hver eru mismunandi ofurmeðferðir?

Superalloys eru fyrst og fremst flokkaðir af grunnmálmi þeirra, með undirflokkum byggða á samsetningu og eiginleikum. Aðalflokkarnir eru:

1.. Nikkel-undirstaða Superalloys

Stærsti og fjölhæfasti flokkur, með nikkel sem aðalþáttinn (50–70%). Þeir skara fram úr í háhitastyrk og tæringarþol.

Lykildæmi:

Inconel Series: Inconel 718 (níóbíumstyrkt, suðu, notað í geimvirkjum); Inconel 625 (króm/mólýbden fyrir tæringarþol við efnavinnslu).

Hastelloy Series: Hastelloy C276 (mólýbden/króm fyrir sýruþol); Hastelloy X (Oxunarviðnám á háhita fyrir ofnhluta).

Einkristal málmblöndur: CMSX-4, PWA 1484 (korn-bundið, fyrir hverflablöð).

Maraging nikkelblöndur: td Pyromet 31V (mikill styrkur með góðri hörku, notaður í eldflaugar mótorhylki).

2.. Kóbalt-undirstaða Superalloys

Kóbalt er grunnþátturinn (30–60%), oft álfeltur með króm, wolfram og nikkel. Þau bjóða upp á yfirburða slitþol og oxunarþol við hitastig allt að 1.100 gráðu, þó að háhitastyrkur þeirra sé almennt lægri en nikkel-byggð málmblöndur.

Lykildæmi:

Haynes 188: Króm/wolfram viðbót við oxunarþol; Notað í eftirbrennur í þotu.

STELLITE Series: StelliTe 6 (kóbalt-króm-bolur, afar slitþolinn, notaður í lokum og skurðarverkfærum).

Mp35n: Kóbalt-nikkel ál (með króm/mólýbden) metin fyrir mikla togstyrk og tæringarþol.

3.. Járn-byggð Superalloys

Járn er aðal þátturinn (30–60%), með verulegan nikkel (til að bæta stöðugleika í háum hitastigi) og króm (fyrir tæringarþol). Þeir eru yfirleitt ódýrari en málmblöndur nikkel- eða kóbalts en standa sig vel við miðlungs hátt hitastig (~ 650–800 gráðu).

Lykildæmi:

Ál 800h: Járn-nikkel-króm með gott skriðþol; Notað í hitaskiptum og kjarnaofnum.

Incoloy 825: Ónæmur fyrir brennisteinssýru og sjó; Notað í efnavinnslu og sjávarforritum.

A-286: Járn-nikkel-króm með títan/áli fyrir styrk; notað í festingum með þotuvél og gasturbínuíhluta.

4. Aðrir sérhæfðir Superalloys

Platinum-Group Metal (PGM) málmblöndur: td platínu-rhodium, notað í hitauppstreymi með háhita og glerframleiðslu vegna viðnáms þeirra gegn bráðnu gleri og oxun.

Titanium-ál intermetallics: Léttar málmblöndur (td tial) með miklum styrk til þyngdarhlutfalla, notuð í lágþrýstings hverflum til að draga úr þyngd.

Hver bekkur tekur á sértækum iðnaðarþörfum, þar sem nikkel-byggðar málmblöndur eru ráðandi með háhita forrit, kóbalt-byggðar málmblöndur sem skara fram úr í slitþol og járn byggð málmblöndur sem bjóða upp á hagkvæman árangur við hóflegt hitastig.