A tún ń pe alloy tó ní ìwọ̀n otútù gíga ní alloy tó lágbára ooru. Gẹ́gẹ́ bí ìṣètò matrix, a lè pín àwọn ohun èlò sí ẹ̀ka mẹ́ta: nickel tó ní irin àti chromium tó ní chromium. Gẹ́gẹ́ bí ìṣelọ́pọ́, a lè pín in sí superalloy tó ti bàjẹ́ àti superalloy tó ti sọ di cast.
Ó jẹ́ ohun èlò aise tí kò ṣe pàtàkì ní pápá afẹ́fẹ́. Ó jẹ́ ohun èlò pàtàkì fún apá igbóná gíga ti àwọn ẹ̀rọ ìṣelọ́pọ́ afẹ́fẹ́ àti ọkọ̀ òfurufú. A sábà máa ń lò ó fún ṣíṣe yàrá ìjóná, abẹ́ ẹ̀rọ turbine, abẹ́ ìtọ́sọ́nà, compressor àti disk turbine, àpótí turbine àti àwọn ẹ̀yà mìíràn. Ìwọ̀n igbóná iṣẹ́ náà jẹ́ 600 ℃ - 1200 ℃. Wàhálà àti ipò àyíká yàtọ̀ síra pẹ̀lú àwọn ẹ̀yà tí a lò. Àwọn ohun tí a béèrè fún tí ó pọndandan wà fún àwọn ohun ìní ẹ̀rọ, ti ara àti kẹ́míkà ti alloy náà. Ó jẹ́ ohun tí ó ṣe pàtàkì fún iṣẹ́, ìgbẹ́kẹ̀lé àti ìgbésí ayé ẹ̀rọ náà. Nítorí náà, superalloy jẹ́ ọ̀kan lára àwọn iṣẹ́ ìwádìí pàtàkì ní àwọn ẹ̀ka afẹ́fẹ́ àti ààbò orílẹ̀-èdè ní àwọn orílẹ̀-èdè tí ó ti gòkè àgbà.
Awọn lilo akọkọ ti awọn superalloys ni:
1. Alloy iwọn otutu giga fun iyẹwu ijona
Yàrá ìjóná (tí a tún mọ̀ sí ọ̀pá iná) ti ẹ̀rọ turbine aviation jẹ́ ọ̀kan lára àwọn ohun pàtàkì tí ó ní ìwọ̀n otútù gíga. Níwọ́n ìgbà tí a ti ń ṣe ìdáná epo, ìdàpọ̀ epo àti gaasi àti àwọn iṣẹ́ mìíràn nínú yàrá ìjóná, ìwọ̀n otútù tó pọ̀ jùlọ nínú yàrá ìjóná lè dé 1500 ℃ - 2000 ℃, àti ìwọ̀n otútù ògiri nínú yàrá ìjóná lè dé 1100 ℃. Ní àkókò kan náà, ó tún ń fara da wahala ooru àti wahala gaasi. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ ẹ̀rọ tí ó ní ìpíndọ́gba gíga/ìwúwo ń lo àwọn yàrá ìjóná annular, tí ó ní gígùn kúkúrú àti agbára ooru gíga. Ìwọ̀n otútù tó pọ̀ jùlọ nínú yàrá ìjóná dé 2000 ℃, àti ìwọ̀n otútù ògiri dé 1150 ℃ lẹ́yìn fíìmù gaasi tàbí ìtútù steam. Àwọn ìpele ìgbóná ńlá láàárín onírúurú apá yóò mú wahala ooru jáde, èyí tí yóò dìde tí yóò sì ṣubú kíákíá nígbà tí ipò iṣẹ́ bá yípadà. Ohun èlò náà yóò wà lábẹ́ ìjamba ooru àti ẹrù àárẹ̀ ooru, àti pé ìyípadà, ìfọ́ àti àwọn àbùkù mìíràn yóò wà. Ni gbogbogbo, yara ijona ni a fi awo awo ṣe, a si ṣe akopọ awọn ibeere imọ-ẹrọ gẹgẹbi atẹle gẹgẹbi awọn ipo iṣẹ ti awọn ẹya kan pato: o ni resistance oxidation kan ati resistance ipata gaasi labẹ awọn ipo lilo alloy ati gaasi iwọn otutu giga; O ni agbara lẹsẹkẹsẹ ati ifarada kan, iṣẹ rirẹ ooru ati iye imugboroosi kekere; O ni agbara plasticity ati weld to lati rii daju pe a ṣe ilana, ṣiṣẹda ati asopọ; O ni iduroṣinṣin ti o dara labẹ iyipo ooru lati rii daju pe iṣẹ ṣiṣe ti o gbẹkẹle laarin igbesi aye iṣẹ.
a. MA956 alloy laminate oníhò
Ní ìbẹ̀rẹ̀, a fi aṣọ ìdáná HS-188 ṣe laminate oníhò tí ó ní ihò náà nípa lílo ìsopọ̀ ìfọ́mọ́ lẹ́yìn tí a ya àwòrán rẹ̀, tí a gé e, tí a gún un, tí a sì gbá a lẹ́sẹ̀. A lè ṣe ìpele inú rẹ̀ sí ikanni ìtutù tí ó dára gẹ́gẹ́ bí àwọn ohun tí a fẹ́ ṣe. Ìtutù ilé yìí nílò 30% nínú gáàsì ìtutù fíìmù ìbílẹ̀, èyí tí ó lè mú kí agbára ìyípo ooru ti ẹ̀rọ náà sunwọ̀n sí i, dín agbára ìtutù ooru tí ohun èlò yàrá ìtutù náà ní kù, dín ìwọ̀n rẹ̀ kù, àti mú kí ìpíndọ́gba ìwúwo thrust-weight pọ̀ sí i. Lọ́wọ́lọ́wọ́, ó ṣì pọndandan láti jáwọ́ nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ pàtàkì kí a tó lè lò ó fún lílò. Laminate oníhò tí a fi MA956 ṣe jẹ́ ìran tuntun ti ohun èlò yàrá ìtutù tí Amẹ́ríkà ṣe, èyí tí a lè lò ní 1300 ℃.
b. Lílo àwọn àkópọ̀ seramiki nínú yàrá ìjóná
Orílẹ̀-èdè Amẹ́ríkà ti bẹ̀rẹ̀ sí í fìdí rẹ̀ múlẹ̀ pé ó ṣeé ṣe láti lo àwọn ohun èlò amọ̀ fún àwọn ohun èlò amọ̀ gaasi láti ọdún 1971. Ní ọdún 1983, àwọn ẹgbẹ́ kan tí wọ́n ń ṣe àgbékalẹ̀ àwọn ohun èlò amọ̀ gaasi ní Amẹ́ríkà ti ṣe àgbékalẹ̀ àwọn àmì iṣẹ́ fún àwọn ohun èlò amọ̀ gaasi tí a lò nínú àwọn ọkọ̀ òfúrufú tó ti pẹ́. Àwọn àmì wọ̀nyí ni: mú kí iwọ̀n otútù inú turbine pọ̀ sí 2200 ℃; Ṣíṣẹ́ lábẹ́ ipò ìjóná ti ìṣirò kẹ́míkà; Dín ìwọ̀n tí a lò sí àwọn ẹ̀yà wọ̀nyí kù láti 8g/cm3 sí 5g/cm3; Fagilé ìtútù àwọn èròjà. Láti lè bá àwọn ohun tí a béèrè fún mu, àwọn ohun èlò tí a kẹ́kọ̀ọ́ náà ni graphite, metal matrix, seramiki matrix composites àti intermetallic composite ní àfikún sí àwọn ohun èlò amọ̀ kan ṣoṣo. Àwọn ohun èlò amọ̀ matrix seramiki (CMC) ní àwọn àǹfààní wọ̀nyí:
Ìwọ̀n ìfàsẹ́yìn ti ohun èlò seramiki kéré gan-an ju ti alloy tí a fi nickel ṣe lọ, ìbòrí náà sì rọrùn láti bọ́ kúrò. Ṣíṣe àwọn àkópọ̀ seramiki pẹ̀lú irin alágbedeméjì lè borí àbùkù ti fífọ́, èyí tí í ṣe ìtọ́sọ́nà ìdàgbàsókè àwọn ohun èlò yàrá ìjóná. A lè lo ohun èlò yìí pẹ̀lú afẹ́fẹ́ ìtútù 10% - 20%, àti pé ìwọ̀n otútù ti ìdábòbò irin jẹ́ nǹkan bí 800 ℃ nìkan, àti pé ìwọ̀n otútù gbígbóná náà kéré sí ti ìtútù àti ìtútù fíìmù tí ó yàtọ̀. A lo táìlì ààbò ìbòrí seramiki B1900+ tí a fi seramiki ṣe nínú ẹ̀rọ V2500, àti ìtọ́sọ́nà ìdàgbàsókè ni láti fi composite C/C tí a fi SiC ṣe tàbí anti-oxidation rọ́pò táìlì B1900 (pẹ̀lú ìbòrí seramiki). Composite matrix seramiki jẹ́ ohun èlò ìdàgbàsókè ti yàrá ìjóná ẹ̀rọ pẹ̀lú ìpíndọ́gba ìwọ̀n ìfúnpá 15-20, àti pé ìwọ̀n otútù iṣẹ́ rẹ̀ jẹ́ 1538 ℃ - 1650 ℃. A ń lò ó fún ọ̀pá iná, ògiri tí ń fò àti afterburner.
2. Alloy iwọn otutu giga fun turbine
Abẹ́ ẹ̀rọ afẹ́fẹ́ jẹ́ ọ̀kan lára àwọn ohun èlò tí ó ní ẹrù ìgbóná tó le jùlọ àti àyíká iṣẹ́ tó burú jùlọ nínú ẹ̀rọ afẹ́fẹ́. Ó gbọ́dọ̀ fara da wahala tó pọ̀ gan-an lábẹ́ ooru tó ga, nítorí náà àwọn ohun èlò tí ó nílò jẹ́ ohun tó le gan-an. Àwọn superalloys fún àwọn abẹ́ ẹ̀rọ afẹ́fẹ́ ni a pín sí:
a. Alloy iwọn otutu giga fun itọsọna
Ẹ̀rọ ìdènà jẹ́ ọ̀kan lára àwọn ẹ̀yà ara ẹ̀rọ turbine tí ooru máa ń fà jùlọ. Tí iná bá bàjẹ́ ní yàrá ìjóná, ẹrù ìgbóná ti van guide ìpele àkọ́kọ́ pọ̀, èyí tí ó jẹ́ ìdí pàtàkì fún ìbàjẹ́ van guide. Ìwọ̀n otútù iṣẹ́ rẹ̀ ga ju ti turbine abẹ́ lọ ní ìwọ̀n 100 ℃. Ìyàtọ̀ náà ni pé àwọn ẹ̀yà tí kò dúró kò ní agbára ẹ̀rọ. Lọ́pọ̀ ìgbà, ó rọrùn láti fa wahala ooru, ìyípadà, ìfọ́ ooru àti ìjóná agbègbè tí ìyípadà otutu kíákíá ń fà. Alloy van guide yóò ní àwọn ànímọ́ wọ̀nyí: agbára otutu gíga tó, iṣẹ́ wíwọ́ tí ó wà títí àti iṣẹ́ rírẹ̀ ooru tó dára, resistance oxidation gíga àti iṣẹ́ ìpalára ooru, wahala ooru àti ìdènà gbigbọn, agbára ìyípadà títẹ̀, iṣẹ́ mímú ilana simẹnti tó dára àti ìsopọ̀, àti iṣẹ́ ààbò àwọ̀.
Lọ́wọ́lọ́wọ́, ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ẹ̀rọ onímọ̀-ẹ̀rọ tó ti ní ìlọsíwájú pẹ̀lú ìpíndọ́gba ìfúnpọ̀ gíga/ìwúwo ń lo àwọn abẹ́ dídì tó ní ihò, a sì yan àwọn superalloys tí ó dá lórí nickel ní ìtọ́sọ́nà àti ọ̀kan. Ẹ̀rọ tí ó ní ìpíndọ́gba ìfúnpọ̀ gíga ní ìwọ̀n otútù gíga ti 1650 ℃ - 1930 ℃ ó sì nílò ààbò nípasẹ̀ ìbòrí ìgbóná. Ìwọ̀n otútù iṣẹ́ ti alloy abẹ́ lábẹ́ àwọn ipò ìtútù àti ààbò ìbòrí jẹ́ ju 1100 ℃ lọ, èyí tí ó fi àwọn ìbéèrè tuntun àti gíga síwájú fún iye owó ìwọ̀n otútù ti ohun èlò abẹ́ ìtọ́sọ́nà ní ọjọ́ iwájú.
b. Àwọn irinṣẹ́ tó lágbára fún àwọn abẹ́ turbine
Àwọn abẹ́ turbine ni àwọn apá pàtàkì tí ó ń yípo ooru nínú àwọn ẹ̀rọ aero-engine. Iwọ̀n otútù iṣẹ́ wọn kéré sí 50 ℃ - 100 ℃ ju àwọn abẹ́ ìtọ́sọ́nà lọ. Wọ́n ní wahala centrifugal ńlá, ìdààmú gbigbọn, ìdààmú ooru, ìṣàn afẹ́fẹ́ àti àwọn ipa mìíràn nígbà tí wọ́n bá ń yípo, àti pé ipò iṣẹ́ kò dára. Ìgbésí ayé àwọn ẹ̀yà ara ooru ti ẹ̀rọ pẹ̀lú ìpíndọ́gba ìfúnpá/ìwúwo gíga ju 2000h lọ. Nítorí náà, abẹ́ turbine náà yóò ní agbára ìdènà gíga àti ìrún ní iwọ̀n otútù iṣẹ́, àwọn ànímọ́ tó péye ní iwọ̀n otútù gíga àti àárín, bíi rírẹ̀ agbára gíga àti kékeré, rírẹ̀ òtútù àti gbígbóná, plasticity tó àti impact strength, àti notch sensitivity; Resistance high oxidation and corrosion resistance; Resistance thermal conductivity tó dára àti low coefficient of linear expansion; Resistance system performance; Stability structure term time, notting TCP phase droplets ní iwọ̀n otútù iṣẹ́. Abẹ́ tí a lò náà kọjá ní ìpele mẹ́rin; Àwọn ohun èlò alloy tí ó ti bàjẹ́ pẹ̀lú GH4033, GH4143, GH4118, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ; Lílo àlò ìṣẹ̀dá simẹnti ní K403, K417, K418, K405, wúrà DZ4, DZ22, àlò ìṣẹ̀dá kristali kan ṣoṣo DD3, DD8, PW1484, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ. Lọ́wọ́lọ́wọ́, ó ti dàgbà dé ìran kẹta ti àlò ìṣẹ̀dá kristali kan ṣoṣo. A ń lo àlò ìṣẹ̀dá kristali kan ṣoṣo ti China DD3 àti DD8 ní àwọn turbines, àwọn ẹ̀rọ turbofan, àwọn helicopter àti àwọn ẹ̀rọ ọkọ̀ ojú omi ti China.
3. Alloy iwọn otutu giga fun disiki turbine
Díìsìkì turbine ni apá tó ń yípo jùlọ nínú ẹ̀rọ turbine náà. Ìwọ̀n otútù tí ó ń ṣiṣẹ́ nínú ẹ̀rọ flange kẹ̀kẹ́ pẹ̀lú ìpíndọ́gba ìwúwo 8 àti 10 dé 650 ℃ àti 750 ℃, àti ìgbóná àárín kẹ̀kẹ́ náà jẹ́ nǹkan bí 300 ℃, pẹ̀lú ìyàtọ̀ ìgbóná tó pọ̀. Nígbà yíyípo déédéé, ó ń darí abẹ́ náà láti yípo ní iyàrá gíga, ó sì ní agbára centrifugal tó pọ̀ jùlọ, ìgbóná àti ìgbóná líle. Ìbẹ̀rẹ̀ àti ìdádúró kọ̀ọ̀kan jẹ́ cycle, àárín kẹ̀kẹ́. Ọ̀fun, ìsàlẹ̀ ihò àti rim gbogbo wọn ní àwọn ìfúnpọ̀ onírúurú. A nílò alloy náà láti ní agbára ìyọrísí tó ga jùlọ, agbára ìkọlù àti àìní ìmọ̀lára notch ní iwọ̀n otútù iṣẹ́; Ìwọ̀n ìfàsẹ́yìn línéètì kékeré; Ìdènà ìfọ́sídéréètì àti ìpalára kan; Iṣẹ́ gígé tó dára.
4. Alloy tó gbajúmọ̀ jùlọ ní afẹ́fẹ́
A lo superalloy ninu ẹrọ rocket omi gẹ́gẹ́ bí panẹli injector epo ti iyẹwu ijona ninu yara titẹ; igbonwo fifa turbine, flange, fastener rudder graphite, ati bẹẹbẹ lọ. A lo alloy iwọn otutu giga ninu ẹrọ rocket omi gẹ́gẹ́ bí panẹli injector fuel ni iyẹwu titẹ; igbonwo fifa turbine, flange, fastener rudder graphite, ati bẹẹbẹ lọ. A lo GH4169 gẹ́gẹ́ bí ohun èlò ti rotor turbine, shaft, shaft sleeve, fastener ati awọn ẹya gbigbe pataki miiran.
Àwọn ohun èlò rotor turbine ti ẹ̀rọ rocket omi ti Amẹ́ríkà ní pàtàkì nínú páìpù gbígbà, abẹ́ turbine àti disk. A lo alloy GH1131 ní orílẹ̀-èdè China, abẹ́ turbine náà sì sinmi lórí iwọ̀n otútù tí ó ń ṣiṣẹ́. Ó yẹ kí a lo Inconel x, Alloy713c, Astroloy àti Mar-M246 ní ìtẹ̀léra; àwọn ohun èlò disiki kẹ̀kẹ́ náà ní Inconel 718, Waspaloy, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ. Àwọn turbine integral GH4169 àti GH4141 ni a sábà máa ń lò, a sì máa ń lo GH2038A fún ọ̀pá ẹ̀rọ náà.