Vysokoteplotní slitiny: hlavní materiály používané v letectví
I. Přehled
1. Složení vysokoteplotních slitin
Vysokoteplotní slitiny jsou na bázi železa, niklu a kobaltu. Dalšími hlavními prvky jsou chrom, hliník, titan, wolfram, molybden atd. Jako prvotřídní kovový materiál mohou dlouhodobě pracovat nad 600 stupňů a za určitých podmínek namáhání. Mají vysokou teplotní pevnost a odolnost. Má mnoho výhod, pokud jde o oxidaci, odolnost proti korozi za tepla, únavový výkon, lomovou houževnatost atd.
2. Aplikace vysokoteplotních slitin
Vysokoteplotní slitiny jsou široce používány v letectví, jaderné energetice, automobilovém průmyslu, plynových turbínách, petrochemii a dalších oborech.
Z aplikačních scénářů globálního trhu s vysokoteplotními slitinami je letecký průmysl dlouhodobě na prvním místě, tvoří více než 56 % poptávky na trhu, a používá se hlavně při výrobě leteckých motorů a spojovacích prostředků pro letectví a kosmonautiku.
2. Klasifikace vysokoteplotních slitin
1. Vysokoteplotní slitiny se dělí na: podle základních prvků:
Vysokoteplotní slitiny na bázi železa: mají nižší provozní teploty, 600~850 stupňů, a obecně se používají v částech motorů s nižšími provozními teplotami, jako jsou disky turbín, skříně, hřídele a další díly.
Vysokoteplotní slitiny na bázi niklu: mají nejvyšší provozní teplotu, asi 1000 stupňů, a jsou široce používány k výrobě nejžhavějších částí proudových leteckých motorů a různých průmyslových plynových turbín, jako jsou lopatky turbín, vodicí lopatky, turbíny atd.
Vysokoteplotní slitina na bázi kobaltu: Provozní teplota je asi 950 stupňů. Má dobrou slévatelnost a svařitelnost. Používá se hlavně jako materiál vodicí čepele. Vzhledem k nízkým zdrojům kobaltu je tento typ slitiny drahý.
2. Vysokoteplotní slitiny se dělí na: podle výrobního postupu:
Deformovaná vysokoteplotní slitina: Provozní teplota je 600-1000 stupňů. Obecně se používá v kotoučích kompresorů a kotoučích turbín v motorech. Má relativně nízkou pevnost a dobrou plasticitu, tepelné zpracování a svařitelnost.
Odlévací superslitiny: lze rozdělit do tří kategorií: rovnoosé krystalové superslitiny, směrově tuhované sloupcové krystalové superslitiny a monokrystalické superslitiny.
1) Rovnoosá superslitina: Provozní teplota je 1000 stupňů. Přijímá tradiční metodu vytavitelného lití a má relativně nízkou teplotní únosnost. Používá se především v zadních lopatkách nízkotlakých turbín. Má širokou škálu aplikací a tvoří 0 % všech odlitků. 60-70 % komponentů, ale dodatečný zisk produktu je nízký.
2) Směrově ztuhlá válcová superslitina: Provozní teplota je 1000-1100 stupňů . Vyrábí se technologií směrového tuhnutí a má poměrně vysokou teplotní únosnost. Používá se hlavně v pracovních lopatkách prvních několika stupňů nízkotlakých turbín a také v prvním a druhém stupni vysokotlakých turbín v některých motorech. Listy rotoru třídy 1, rozsah použití je omezen na listy rotoru a dodatečný zisk produktu je vyšší.
3) Monokrystalová superslitina: Provozní teplota je 1200 stupňů. Vyrábí se technologií směrového tuhnutí a krystalové selekce. Má nejvyšší tepelnou odolnost. Používá se především u vysokotlakých lopatek kol pokročilých motorů a prvních dvou stupňů lopatek nízkotlakých turbín. Rozsah použití je omezen na pracovní čepele. Produkty Nejvyšší dodatečný zisk.
Nové vysokoteplotní slitiny: odkazuje na vysokoteplotní slitinové materiály vyrobené pomocí nových výrobních procesů, včetně práškových vysokoteplotních slitin a disperzně zpevněných vysokoteplotních slitin (ODS).
1) Prášková vysokoteplotní slitina: Teplota použití je 1100 stupňů. Vysokoteplotní slitina je atomizována na prášek a poté je použito izostatické lisování za tepla nebo izostatické lisování a kování za tepla k výrobě vysokoteplotních slitinových produktů. Má vysokou míru využití kovu a nízkou cenu. Má nízkoteplotní vlastnosti a relativně vysokou teplotní únosnost. V současnosti se používá především v kotoučích turbín a lopatkách turbín. Je to vynikající materiál pro vysokoteplotní komponenty, jako jsou kotouče turbín, kotouče kompresorů a přepážky turbín v motorech s vysokým poměrem tahu k hmotnosti.
2) Vysokoteplotní slitina zpevněná disperzí (ODS): s provozní teplotou 1200 stupňů, je vyrobena podobným procesem práškové metalurgie a má vysokou teplotní únosnost. Používá se hlavně v plamenných trubicích, rozváděcích lopatkách a lopatkách turbín.
Hlavní produkt
