Τι είναι τα υψηλά κράματα θερμοκρασίας;
Το κράμα υψηλής θερμοκρασίας είναι ένα κράμα που βασίζεται σε στοιχεία σιδήρου, νικελίου και κοβαλτίου. Πρόκειται για ένα μεταλλικό υλικό που μπορεί να λειτουργήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα σε υψηλές θερμοκρασίες άνω των 600 βαθμών και κάτω από συγκεκριμένο άγχος. Έχει καλές περιεκτικές ιδιότητες όπως αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, αντίσταση οξείδωσης, αντοχή στη διάβρωση, απόδοση κόπωσης, σκληρότητα θραύσης κλπ. Το κράμα υψηλής θερμοκρασίας είναι μία ενιαία δομή ωστενίτη με καλή σταθερότητα και αξιοπιστία σε διάφορες θερμοκρασίες. Με βάση τα παραπάνω χαρακτηριστικά απόδοσης και το κράμα υψηλού περιεχομένου, ονομάζεται επίσης "κράμα υψηλής θερμοκρασίας". Χρησιμοποιείται ευρέως στην αεροπορία, την αεροδιαστημική, το πετρέλαιο, τη χημική βιομηχανία και άλλους τομείς και αποτελεί σημαντικό υλικό για τα πλοία.
Ταξινόμηση κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας
Τύπος στοιχείου, τύπος ενίσχυσης κράματος, μέθοδος σχηματισμού υλικού.
Σύμφωνα με τα στοιχεία της μήτρας, τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας χωρίζονται σε κράματα υψηλής θερμοκρασίας με βάση το σίδηρο, με βάση το νικέλιο και με βάση το κοβάλτιο. Η θερμοκρασία λειτουργίας των κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας με βάση το σιδήρου μπορεί γενικά να φτάσει μόνο 750 ~ 780 βαθμούς. Για ανθεκτικά στη θερμότητα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται σε υψηλότερες θερμοκρασίες χρησιμοποιούνται, χρησιμοποιούνται κράματα με βάση το νικέλιο και ανθεκτικά μεταλλικά κράματα. Τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας με βάση το νικέλιο καταλαμβάνουν μια ιδιαίτερα σημαντική θέση σε ολόκληρο το πεδίο των κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας και χρησιμοποιούνται ευρέως στην κατασκευή κινητήρων αεροσκαφών και τα πιο καυτά μέρη διαφόρων βιομηχανικών αεριοστρόβιλων.
Ταξινόμηση με τύπο στοιχείου μήτρας
▪ Fe-Ni-Cr/ Fe-Cr-Mn υψηλής θερμοκρασίας κράμα
Το κράμα υψηλής θερμοκρασίας με βάση το σιδήρου μπορεί επίσης να ονομαστεί χάλυβα ανθεκτικού στη θερμότητα, το οποίο σχηματίζεται με την προσθήκη μιας μικρής ποσότητας στοιχείων κράματος όπως Ni και Cr σε Fe. Ο χάλυβας ανθεκτικού στη θερμότητα μπορεί να χωριστεί σε μαρτενσίτη, ωστενιτικό, μαργαριτικό και φερριτικό χάλυβα ανθεκτικό στη θερμότητα σύμφωνα με τις απαιτήσεις κανονικοποίησης.
▪ κράμα υψηλής θερμοκρασίας με βάση το νικέλιο
Το κράμα υψηλής θερμοκρασίας με βάση το νικέλιο έχει περιεκτικότητα σε νικέλιο 50% ή περισσότερο, και η αντοχή του ερπυσμού, η αντοχή σε θλίψη και η αντοχή απόδοσης μπορούν να βελτιωθούν σημαντικά με στερεά διάλυμα και θεραπεία γήρανσης. Επί του παρόντος, το εύρος εφαρμογής του κράματος υψηλής θερμοκρασίας με βάση το νικέλιο υπερβαίνει κατά πολύ τη θέση των κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας με βάση το σίδηρο και το κοβάλτιο. Πολλοί κινητήρες στροβίλων, ακόμη και οι λεπίδες του στροβίλου και οι θαλάμοι καύσης των υπερσυμπιεστών είναι κατασκευασμένοι από κράματα με βάση το νικέλιο.
▪ κράμα υψηλής θερμοκρασίας με βάση το κοβάλτιο
Η σύνθεση του κράματος υψηλής θερμοκρασίας με βάση το κοβάλτιο είναι περίπου 60%και η προσθήκη στοιχείων όπως το CR και το NI μπορεί να βελτιώσει την αντοχή της στη θερμότητα. Αν και αυτός ο τύπος κράματος υψηλής θερμοκρασίας έχει καλή αντοχή στη θερμότητα, η απόδοση του κοβαλτίου είναι χαμηλή και η επεξεργασία είναι δύσκολη. Συνήθως χρησιμοποιείται για την κατασκευή εξαρτημάτων που εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες (600 ~ 1000 βαθμοί) και εξαιρετικά σύνθετα περιβάλλοντα στρες για μεγάλο χρονικό διάστημα, όπως οι λεπίδες εργασίας, οι δίσκοι του στροβίλου, οι θαλάμοι καύσης και τα μέρη του καυτού άκρου των κινητήρων αεροσκαφών. Προκειμένου να επιτευχθεί καλύτερη αντοχή στη θερμότητα, προστίθενται γενικά στοιχεία όπως W, MO, TI, AL και CO κατά τη διάρκεια της διαδικασίας παρασκευής για να εξασφαλιστεί η εξαιρετική αντοχή της θερμότητας και η αντοχή στην κόπωση.
Ταξινόμηση με τύπο ενίσχυσης κράματος
Σύμφωνα με τον τύπο ενίσχυσης κράματος, τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας μπορούν να χωριστούν σε στερεό διάλυμα ενισχύοντας τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας και τη γήρανση των βροχοπτώσεων που ενισχύουν τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας.
▪ Στερεό διάλυμα ενίσχυση κράματος υψηλής θερμοκρασίας
Το στερεό διάλυμα ενίσχυση του κράματος υψηλής θερμοκρασίας αναφέρεται στην προσθήκη ορισμένων στοιχείων κράματος σε κράματα υψηλής θερμοκρασίας σιδήρου, νικελίου ή κοβαλτίου για να σχηματίσουν μια μονοφασική δομή ωστενίτη. Τα άτομα διαλυμένης ουσίας διαστρεβλώνουν το πλέγμα πλέγματος στερεού διαλύματος, αυξάνουν την αντοχή ολίσθησης στο στερεό διάλυμα και την ενισχύουν. Ορισμένα άτομα διαλυτής ουσίας μπορούν να μειώσουν την ενέργεια αποκόλλησης του συστήματος κράματος, να αυξήσουν την τάση αποσύνθεσης των εξάρσεων και να κάνουν τη πλευρική ολίσθηση δύσκολη.
▪ Η ηλικία βροχόπτωσης ενισχύει το κράμα υψηλής θερμοκρασίας
Η λεγόμενη ενίσχυση της βροχόπτωσης της γήρανσης αναφέρεται σε μια διαδικασία θερμικής επεξεργασίας στην οποία το τεμάχιο εργασίας από κράμα υποβάλλεται σε επεξεργασία στερεών διαλύματος και στη συνέχεια κρύο πλαστικό παραμόρφωση για να διατηρηθεί η απόδοσή του σε υψηλότερη θερμοκρασία ή θερμοκρασία δωματίου. Για παράδειγμα, η μέγιστη ισχύς απόδοσης του κράματος unconel 718 σε 650 βαθμούς είναι 1 000 MPa, και το κράμα μπορεί να παρασκευαστεί σε 950 μοίρες.
Ταξινόμηση με μέθοδο σχηματισμού υλικού
Σύμφωνα με τη μέθοδο σχηματισμού υλικού, χωρίζεται σε κράματα υψηλής θερμοκρασίας (συμπεριλαμβανομένων των συνηθισμένων κραμάτων χύτευσης, των κραμάτων μονής κρυστάλλου, των κραμάτων κατεύθυνσης κλπ.), Των παραμορφωμένων κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας και των κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας σε σκόνη (συμπεριλαμβανομένης της συνηθισμένης μεταλλουργίας σε σκόνη και των οξειδίων, ενισχύουν τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας).
Με την εξαιρετική ολοκληρωμένη απόδοση, τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας χρησιμοποιούνται ευρέως στους τομείς της αεροδιαστημικής και της ενέργειας και έχουν γίνει ένα αναντικατάστατο βασικό υλικό για τα συστατικά των αεροσκαφών των αεροσκαφών και η χρήση του αντιπροσωπεύει το 40% 60% του συνολικού κινητήρα. Λαμβάνοντας το κράμα Inconel 718 ως παράδειγμα, είναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος βαθμός, που χρησιμοποιείται κυρίως για κύρια μέρη όπως μπουλόνια, συμπιεστές, πτερωτές και καλύμματα πετρελαίου των κινητήρων turboshaft. Επιπλέον, χρησιμοποιείται επίσης για περιβλήματα, δαχτυλίδια, μεταγενέστερους και ακροφύσια. Οι υπερθερμαίτες και οι επαναπροσδιοριστές υψηλής παραμέτρων υπερκρίσιμων λέβητες ισχύος των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα χρησιμοποιούν σωλήνες κράματος υψηλής θερμοκρασίας με καλή αντοχή ερπυσμού και εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση. Τα πτερύγια στροβίλου και τα πτερύγια καθοδήγησης των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με φυσικό αέριο, οι γεννήτριες ατμού θερμότητας πυρηνικής ενέργειας κ.λπ.
