Til hvers eru ofurblöndur almennt notaðar?
Hvað eru háhita málmblöndur?
Ofurblendi eru flokkur málma sem hafa betri viðnám gegn skrið, oxun og tæringu en hefðbundin málmblöndur, en viðhalda framúrskarandi vélrænni eiginleikum jafnvel við háan hita. Í vissum skilningi virka þau sem hágæða málmblöndur.
Ofurblöndur, sem almennt eru notaðar í íhluti gastúrbínuvéla í fluggeimiðnaðinum, eru byggðar á nikkeli, kóbalti eða járni og bjóða upp á mun betri eiginleika en hefðbundin stál- eða álblöndur.
Þó að flestar hefðbundnar málmblöndur sem eru byggðar á járni fari að missa verulega efnisstyrk við 400 gráður á Celsíus (álblöndur jafnvel lægri), sýna margar ofurblöndur í raun styrkleikaaukningu á milli 750 og 900 gráður á Celsíus.
Hvers vegna eru þau mikilvæg?
Miðað við pund eru ofurblöndur dýrari en stál, ál eða ryðfrítt stál; þær eru líka flóknari að véla og móta þær í æskilega lögun. Svo hvers vegna eru þau svo mikið notuð í ákveðnum forritum?
Skriðþol
Skrið er efnisbilunarhamur þar sem íhlutur afmyndast við álag sem er langt undir endanlegum togstyrk hans.
Þegar það var fyrst uppgötvað var mikið vitað um endanlegur togstyrk, streitu/álag og þreytu, en þetta nýja fyrirbæri virtist stangast á við hefðbundna málmvinnslu.
Eftir miklar prófanir og greiningar kom í ljós að langvarandi (þó tiltölulega væg) streita á hlutanum getur valdið því sem er þekkt sem „kalt flæði,“ þar sem hluturinn afmyndast plastískt undir helmingi UTS þess. Fyrir frekari upplýsingar um creep, skoðaðu greinina okkar.
Ennfremur kom í ljós að hiti frá hvaða uppsprettu sem er flýtir fyrir skrið. Þetta er hugsanlega skelfilegt vandamál fyrir íhluti í þotuhreyflum.
Ofurmálmblöndur gera hlutum eins og hverflablöðum kleift að starfa undir miklum miðflóttakraftum og hita á sama tíma og þeir viðhalda styrk og, síðast en ekki síst, lögun.
Langtímaprófanir á efnum sem ekki eru skriðþolnar áður en ofurblendi var notað gáfu áhugaverðar niðurstöður, þar sem túrbínublöð lengdust þegar þau snerust, sem olli truflunum á vélarhlífinni.
Háhitaþol
Í forritum eins og flugvélum og gastúrbínum er háhitaþol nauðsynleg.
Ofurblendi standa sig ekki aðeins vel við háan hita, í sumum tilfellum eykst UTS efnisins, sem gerir ráð fyrir meiri rekstrarálagi eða minni massa. Bæði þessi atriði eru hagkvæm fyrir flugiðnaðinn.
Vegna þess að ofur málmblöndur hafa betri hitaþol en hefðbundnar málmblöndur hafa margar endurbætur verið gerðar á hönnun þotumhverfla.
Þotuhverflar geta framleitt svo mikinn þrýsting vegna þess að þær þjappa inntakslofti og eldsneyti saman; því meiri þjöppun, því meira afl gefur vélin. Þegar þrýstingur og brennsluhraði eykst, eykst magn varma sem myndast.
Sem betur fer leyfir hita- og skriðþol ofurblendis hærri brennsluþrýsting, sem leiðir til verulega meiri skilvirkni. Hversu margir? Í Bandaríkjunum einum, með meira en 760 milljarða farþegaflugmílna farþega árið 2019, getur lítil hagkvæmni jafngilt umtalsverðum eldsneytissparnaði.
