Alyaj tanperati ki wo yo rele tou alyaj rezistans chalè. Selon estrikti matris la, materyèl yo ka divize an twa kategori: alyaj ki baze sou fè ak nikèl ak alyaj ki baze sou chromium. Selon metòd pwodiksyon an, yo ka divize an superalyaj defòme ak superalyaj moule.
Li se yon matyè premyè endispansab nan domèn ayewospasyal la. Li se materyèl kle pou pati ki reziste tanperati ki wo nan motè fabrikasyon ayewospasyal ak aviyasyon. Li sitou itilize pou fabrike chanm konbisyon, lam turbin, lam gid, konpresè ak disk turbin, bwat turbin ak lòt pati. Ranje tanperati sèvis la se 600 ℃ - 1200 ℃. Estrès ak kondisyon anviwònman yo varye selon pati yo itilize yo. Gen egzijans strik pou pwopriyete mekanik, fizik ak chimik alyaj la. Li se faktè desizif pou pèfòmans, fyab ak lavi motè a. Se poutèt sa, superalyaj se youn nan pwojè rechèch kle yo nan domèn ayewospasyal ak defans nasyonal nan peyi devlope yo.
Aplikasyon prensipal superalyaj yo se:
1. Alyaj tanperati ki wo pou chanm ki degaje konbisyon
Chanm konbisyon an (ke yo rele tou tib flanm dife) nan motè turbin aviyasyon an se youn nan konpozan kle ki gen tanperati ki wo. Piske atomizasyon gaz, melanj lwil ak gaz ak lòt pwosesis yo fèt nan chanm konbisyon an, tanperati maksimòm nan chanm konbisyon an ka rive nan 1500 ℃ - 2000 ℃, epi tanperati miray nan chanm konbisyon an ka rive nan 1100 ℃. An menm tan, li sipòte tou estrès tèmik ak estrès gaz. Pifò motè ki gen yon rapò pouse/pwa ki wo itilize chanm konbisyon anilè, ki gen yon longè kout ak yon kapasite chalè ki wo. Tanperati maksimòm nan chanm konbisyon an rive nan 2000 ℃, epi tanperati miray la rive nan 1150 ℃ apre refwadisman fim gaz oswa vapè. Gwo gradyan tanperati ant divès pati yo pral jenere estrès tèmik, ki pral monte epi desann sevè lè eta travay la chanje. Materyèl la pral sibi chòk tèmik ak chaj fatig tèmik, epi pral gen deformation, fant ak lòt defo. Anjeneral, chanm ki degaje konbisyon an fèt ak alyaj fèy, epi egzijans teknik yo rezime jan sa a selon kondisyon sèvis pyès espesifik yo: li gen yon sèten rezistans oksidasyon ak rezistans korozyon gaz anba kondisyon itilizasyon alyaj ak gaz ki reziste tanperati ki wo; Li gen yon sèten fòs enstantane ak andirans, pèfòmans fatig tèmik ak koyefisyan ekspansyon ki ba; Li gen ase plastisite ak kapasite soude pou asire pwosesis, fòme ak koneksyon; Li gen bon estabilite òganizasyonèl anba sik tèmik pou asire operasyon serye pandan lavi sèvis la.
a. Plastifye pore alyaj MA956
Nan premye etap la, yo te fè laminasyon pore a ak fèy alyaj HS-188 pa lyezon difizyon apre yo te fin foto, grave, rainure ak pwensonnen. Kouch enteryè a ka tounen yon kanal refwadisman ideyal dapre egzijans konsepsyon an. Refwadisman estrikti sa a sèlman bezwen 30% nan gaz refwadisman fim tradisyonèl la, sa ki ka amelyore efikasite sik tèmik motè a, diminye kapasite aktyèl materyèl chanm konbisyon an pou sipòte chalè, diminye pwa a, epi ogmante rapò pwa-pouse a. Kounye a, li toujou nesesè pou kraze teknoloji kle a anvan yo ka mete l nan itilizasyon pratik. Laminasyon pore ki fèt ak MA956 la se yon nouvo jenerasyon materyèl chanm konbisyon ke Etazini te entwodui, ki ka itilize nan 1300 ℃.
b. Aplikasyon konpoze seramik nan chanm ki degaje konbisyon an
Depi 1971, Etazini te kòmanse verifye posibilite pou itilize seramik pou turbin gaz. An 1983, kèk gwoup ki te angaje nan devlopman materyèl avanse Ozetazini te fòmile yon seri endikatè pèfòmans pou turbin gaz yo itilize nan avyon avanse. Endikatè sa yo se: ogmante tanperati antre turbin nan a 2200 ℃; Fonksyone anba eta konbisyon nan kalkil chimik; Diminye dansite ki aplike sou pati sa yo soti nan 8g/cm3 pou rive nan 5g/cm3; Anile refwadisman konpozan yo. Pou satisfè egzijans sa yo, materyèl yo etidye yo enkli grafit, matris metalik, konpoze matris seramik ak konpoze entèmetalik anplis seramik monofaz. Konpoze matris seramik (CMC) yo gen avantaj sa yo:
Koyefisyan ekspansyon materyèl seramik la pi piti anpil pase alyaj ki baze sou nikèl, epi kouch la fasil pou retire. Fè konpoze seramik ak feutre metal entèmedyè ka simonte defo dekale a, ki se direksyon devlopman materyèl chanm konbisyon yo. Materyèl sa a ka itilize ak 10% - 20% lè refwadisman, epi tanperati izolasyon metal dèyè a se sèlman anviwon 800 ℃, epi tanperati sipò chalè a pi ba anpil pase refwadisman divèjan ak refwadisman fim. Mozayik pwoteksyon kouch seramik B1900+moule superalyaj yo itilize nan motè V2500, epi direksyon devlopman an se ranplase mozayik B1900 (ak kouch seramik) ak yon konpoze ki baze sou SiC oswa yon konpoze anti-oksidasyon C/C. Konpoze matris seramik la se materyèl devlopman chanm konbisyon motè a ak yon rapò pwa pouse 15-20, epi tanperati sèvis li se 1538 ℃ - 1650 ℃. Li itilize pou tib flanm dife, miray k ap flote ak apre konbisyon.
2. Alyaj tanperati ki wo pou turbin
Lam turbin motè ayewopò a se youn nan konpozan ki sipòte pi gwo chaj tanperati ak pi move anviwònman travay nan motè ayewopò a. Li dwe sipòte estrès trè gwo ak konplèks anba tanperati ki wo, kidonk egzijans materyèl li yo trè strik. Superalyaj pou lam turbin motè ayewopò yo divize an:
a. Alyaj tanperati ki wo pou gid
Deflektè a se youn nan pati motè turbine a ki pi afekte pa chalè. Lè yon konbisyon inegal rive nan chanm konbisyon an, chaj chofaj premye etap gid van an gwo, sa ki se prensipal rezon domaj gid van an. Tanperati sèvis li apeprè 100 ℃ pi wo pase pam turbine a. Diferans lan se ke pati estatik yo pa sibi chaj mekanik. Anjeneral, li fasil pou koze estrès tèmik, deformation, fant fatig tèmik ak boule lokal ki koze pa chanjman tanperati rapid. Alyaj gid van an dwe gen pwopriyete sa yo: ase rezistans tanperati ki wo, pèfòmans fluaj pèmanan ak bon pèfòmans fatig tèmik, gwo rezistans oksidasyon ak pèfòmans korozyon tèmik, rezistans estrès tèmik ak vibrasyon, kapasite deformation koube, bon pèfòmans bòdi pwosesis koule ak soudabilite, ak pèfòmans pwoteksyon kouch.
Kounye a, pifò motè avanse ki gen yon rapò pouse/pwa ki wo itilize lam kre, epi yo chwazi superalyaj direksyonèl ak monokristal ki baze sou nikèl. Motè ki gen yon rapò pouse-pwa ki wo gen yon tanperati ki wo ant 1650 ℃ ak 1930 ℃ epi li bezwen pwoteksyon ak yon kouch izolasyon tèmik. Tanperati sèvis alyaj lam la anba kondisyon refwadisman ak pwoteksyon kouch la se plis pase 1100 ℃, sa ki prezante nouvo egzijans ki pi wo pou pri dansite tanperati materyèl lam gid la nan lavni.
b. Superalyaj pou lam turbin yo
Lam turbin yo se pati prensipal ki pote chalè nan motè ayewopò yo. Tanperati fonksyònman yo se 50 ℃ - 100 ℃ pi ba pase lam gid yo. Yo sipòte gwo estrès santrifij, estrès Vibration, estrès tèmik, fwotman koule lè ak lòt efè lè y ap vire, epi kondisyon travay yo pòv. Lavi sèvis konpozan bout cho motè a ki gen yon rapò pouse/pwa ki wo se plis pase 2000 èdtan. Se poutèt sa, alyaj lam turbin lan dwe gen yon rezistans fluaj ak yon rezistans kraze ki wo nan tanperati sèvis, bon pwopriyete konplè nan tanperati wo ak mwayen, tankou fatig sik wo ak ba, fatig frèt ak cho, ase plastisite ak rezistans enpak, ak sansiblite dan; Rezistans oksidasyon ak rezistans korozyon ki wo; Bon konduktivite tèmik ak koyefisyan ekspansyon lineyè ki ba; Bon pèfòmans pwosesis moulaj; Estabilite estriktirèl alontèm, pa gen presipitasyon faz TCP nan tanperati sèvis. Alyaj ki aplike a pase nan kat etap; Aplikasyon alyaj defòme yo enkli GH4033, GH4143, GH4118, elatriye; Aplikasyon alyaj pou fonn yo gen ladan K403, K417, K418, K405, lò ki solidifye direksyonèlman DZ4, DZ22, alyaj monokristal DD3, DD8, PW1484, elatriye. Kounye a, li devlope pou rive nan twazyèm jenerasyon alyaj monokristal yo. Alyaj monokristal DD3 ak DD8 Lachin yo itilize respektivman nan turbin, motè turbofan, elikoptè ak motè bato Lachin yo.
3. Alyaj tanperati ki wo pou disk turbin
Disk turbin lan se pati ki pi anba estrès nan wotasyon motè turbin lan. Tanperati fonksyònman flanj wou motè a ak rapò pwa pouse 8 ak 10 rive nan 650 ℃ ak 750 ℃, epi tanperati sant wou a se anviwon 300 ℃, ak yon gwo diferans tanperati. Pandan wotasyon nòmal, li fè lam la vire nan gwo vitès epi li sipòte fòs santrifij maksimòm, estrès tèmik ak estrès Vibration. Chak demaraj ak arè se yon sik, sant wou a. Gòj la, pati anba rainure a ak rebò a tout sipòte diferan estrès konpoze. Alyaj la dwe gen pi gwo fòs sede, rezistans enpak epi pa gen sansiblite dan nan tanperati sèvis; koyefisyan ekspansyon lineyè ki ba; sèten rezistans oksidasyon ak korozyon; bon pèfòmans koupe.
4. Superalyaj ayewospasyal
Yo itilize superalyaj ki nan motè fize likid la kòm panèl enjektè gaz nan chanm konbisyon an nan chanm pouse a; koud ponp turbin, bride, fiksè gouvènay grafit, elatriye. Yo itilize alyaj tanperati ki wo nan motè fize likid kòm panèl enjektè chanm gaz nan chanm pouse a; koud ponp turbin, bride, fiksè gouvènay grafit, elatriye. Yo itilize GH4169 kòm materyèl rotor turbin, arbr, manch arbr, fiksè ak lòt pati enpòtan pou pote.
Materyèl rotor turbin motè fize likid Ameriken yo sitou gen ladan tiyo admisyon, lam turbin ak disk. Alyaj GH1131 la sitou itilize nan Lachin, epi lam turbin lan depann de tanperati travay la. Inconel x, Alloy713c, Astroloy ak Mar-M246 ta dwe itilize youn apre lòt; Materyèl disk wou yo gen ladan Inconel 718, Waspaloy, elatriye. Turbin entegral GH4169 ak GH4141 yo sitou itilize, epi GH2038A itilize pou arbr motè a.