Alîava germahiya bilind jê re alikariya hêza germahiyê jî tê gotin. Li gorî avahiya matrixê, materyal dikarin li sê kategoriyan bêne dabeş kirin: nîkel-based hesin û li ser bingeha kromê. Li gorî moda hilberandinê, ew dikare li superalloya deformkirî û superaloya avêtinê were dabeş kirin.
Ew di qada hewayê de madeyek xav a domdar e. Ew ji bo beşa germahiya bilind a motorên hilberîna hewayî û hewavaniyê materyalê sereke ye. Ew bi giranî ji bo çêkirina jûreya şewitandinê, tîrêja turbînê, berika rêber, kompresor û dîska turbînê, doza turbînê û beşên din tê bikar anîn. Rêjeya germahiya karûbarê 600 ℃ - 1200 ℃ e. Stress û şert û mercên hawirdorê bi beşên ku têne bikar anîn diguhere. Ji bo taybetmendiyên mekanîkî, fîzîkî û kîmyewî yên alloyê hewcedariyên hişk hene. Ew ji bo performans, pêbawerî û jiyana motorê faktora diyarker e. Ji ber vê yekê, superalloy yek ji projeyên lêkolînê yên sereke ye ku di warên hewayî û parastina neteweyî de li welatên pêşkeftî ye.
Serîlêdanên sereke yên superalloy ev in:
1. Aloya germahiya bilind ji bo odeya şewitandinê
Odeya şewitandinê (ku wekî lûleya agir jî tê zanîn) motora turbîna hewavaniyê yek ji hêmanên sereke yên germahiya bilind e. Ji ber ku atomkirina sotemeniyê, tevlihevkirina neft û gazê û pêvajoyên din di jûreya şewitandinê de têne kirin, germahiya herî zêde di odeya şewitandinê de dikare bigihîje 1500 ℃ - 2000 ℃, û germahiya dîwarê di odeya şewitandinê de dikare bigihîje 1100 ℃. Di heman demê de, ew stresa germî û stresa gazê jî digire. Piraniya motorên ku bi rêjeya pêl / giraniya wan bilind in jûreyên şewitandinê yên nîgarê bikar tînin, ku xwedan dirêjahiya kurt û kapasîteya germahiya zêde ne. Germahiya herî zêde di odeya şewitandinê de digihîje 2000 ℃, û germahiya dîwar digihîje 1150 ℃ piştî fîlima gazê an sarbûna hilmê. Germahiya mezin a di navbera beşên cihêreng de dê stresa termal çêbike, ku dema ku rewşa xebatê biguhere dê bi tundî rabe û dakeve. Materyal dê di bin şoka germî û barkirina westandina termal de be, û dê texrîb, şikestin û xeletiyên din hebin. Bi gelemperî, jûreya şewitandinê ji alloyek pelê hatî çêkirin, û hewcedariyên teknîkî li gorî mercên karûbarê beşên taybetî bi vî rengî têne kurt kirin: di bin şert û mercên karanîna alloyek û gazê ya germahiya bilind de xwedan hin berxwedana oksîdasyonê û berxwedana korozyona gazê ye; Ew xwedî hin hêza tavilê û bîhnfirehiyê, performansa westandina termal û rêjeya berfirehbûna kêm e; Ew têra xwe plastîk û şiyana weldê heye ku pêvekirin, çêkirin û girêdanê misoger bike; Ew xwedan aramiya rêxistinî ya baş e di binê çerxa germî de da ku operasyona pêbawer di jiyana karûbarê de misoger bike.
yek. MA956 alloy porous laminate
Di qonaxên destpêkê de, lamînata porez ji pelika alloyeya HS-188 bi girêdana belavbûnê piştî ku wêne kirin, xêzkirin, xêzkirin û lêdan hate çêkirin. Tebeqeya hundurîn li gorî hewcedariyên sêwiranê dikare bibe kanalek sarbûna îdeal. Vê sarbûna avahîsaziyê tenê 30% ji gaza sarbûnê ya sarbûna fîlimê ya kevneşopî hewce dike, ku dikare karbidestiya çerxa germî ya motorê baştir bike, kapasîteya hilgirtina germê ya rastîn a materyalê jûreya şewitandinê kêm bike, giraniyê kêm bike, û giraniya lêdanê zêde bike. têkilî. Heya nuha, hîna jî pêdivî ye ku teknolojiya sereke bişkîne berî ku ew di pratîkê de were bikar anîn. Laminateya porê ya ku ji MA956 hatî çêkirin nifşek nû ya materyalê odeya şewitandinê ye ku ji hêla Dewletên Yekbûyî ve hatî destnîşan kirin, ku dikare di 1300 ℃ de were bikar anîn.
b. Serîlêdana pêkhateyên seramîk di odeya şewitandinê de
Dewletên Yekbûyî ji sala 1971-an vir ve dest bi verastkirina îmkana karanîna seramîkên ji bo turbînên gazê kiriye. Di sala 1983 de, hin komên ku li Dewletên Yekbûyî bi pêşkeftina materyalên pêşkeftî re mijûl dibin, rêzek nîşaneyên performansê ji bo turbînên gazê yên ku di balafirên pêşkeftî de têne bikar anîn formule kirin. Van nîşanan ev in: germahiya ketina turbînê heya 2200 ℃ zêde bikin; Di bin rewşa şewitandinê ya hesabê kîmyewî de xebitîn; Kêmbûna li van parçeyan ji 8g/cm3 berbi 5g/cm3 kêm bikin; sarbûna pêkhateyan betal bikin. Ji bo ku van pêdiviyan bicîh bînin, materyalên ku hatine lêkolîn kirin ji bilî seramîkên yek-qonaxê grafît, matrixa metal, pêkhateyên matrixa seramîk û pêkhateyên navmetalîk jî hene. Kompozîtên matrixê yên seramîk (CMC) van avantajên jêrîn hene:
Rêjeya berbelavbûna materyalê seramîk ji ya alloya nîkel-based pir piçûktir e, û cil û berg bi hêsanî ji holê tê rakirin. Çêkirina pêkhateyên seramîk ên bi hestê metalê navîn dikare kêmasiya felqbûnê, ku rêgeza pêşkeftina materyalên odeya şewitandinê ye, derbas bike. Ev materyal dikare bi 10% - 20% hewaya sarkirinê were bikar anîn, û germahiya însulasyona pişta metal tenê bi qasî 800 ℃ e, û germahiya hilgirtina germê ji ya sarbûna cihêreng û sarbûna fîlimê pir kêmtir e. Tîra parastinê ya pêlava superalloy B1900 + seramîk di motora V2500 de tê bikar anîn, û rêgeza pêşkeftinê ev e ku P1900 (bi pêlava seramîk) bi berhevoka bingehîn a SiC an berhevoka C/C ya dijî-oksîdasyonê veguhezîne. Kompozîta matrixê ya seramîk materyalê pêşkeftinê ya odeya şewitandina motorê ye ku bi rêjeya giraniya pêlê 15-20 e, û germahiya karûbarê wê 1538 ℃ - 1650 ℃ e. Ew ji bo lûleya şewatê, dîwarê herikîn û paşê şewitandinê tê bikar anîn.
2. Ji bo turbînê alloyek germahiya bilind
Tela turbîna motora hewayê yek ji wan hêmanan e ku barê germahiya herî giran û jîngeha herî xirab a xebatê di motora hewayê de hildigire. Pêdivî ye ku ew di bin germahiya bilind de stresek pir mezin û tevlihev hilgire, ji ber vê yekê hewcedariyên wê yên maddî pir hişk in. Superalloyên ji bo tîrên turbîna motora hewayê li jêr têne dabeş kirin:
a.High germiya alloy bo rêber
Deflector yek ji beşên motora turbînê ye ku herî zêde bandorê li germê dike. Dema ku di jûreya şewitandinê de şewatek nehevseng çêdibe, barkirina germkirinê ya pelika rêber a qonaxa yekem mezin e, ku sedema bingehîn a zirara pelika rêber e. Germahiya karûbarê wê bi qasî 100 ℃ ji ya tîra turbînê bilindtir e. Cûdahî ev e ku parçeyên statîk ne di bin barkirina mekanîkî de ne. Bi gelemperî, ew hêsan e ku bibe sedema stresa termal, tehrîb, şikestina westandina termal û şewitandina herêmî ya ku ji ber guheztina bilez a germahiyê pêk tê. Aloya rênîşanderê divê xwediyê van taybetmendiyên jêrîn be: hêza germahiya têra xwe, performansa rijandina domdar û performansa westandina termalê ya baş, berxwedana oksîdasyonê ya bilind û performansa korozyona termal, stresa termal û berxwedana vibrasyonê, şiyana deformasyonê ya guheztinê, performansa şilkirinê ya pêvajoya avêtinê ya baş û weldabûnê, û performansa parastina pêlavê.
Heya nuha, pir motorên pêşkeftî yên bi rêjeya pêl/giraniya bilind pêlên avêtinê yên vala bikar tînin, û superaloyeyên nîkel-bingeha arasteyî û yek krîstal têne hilbijartin. Motora ku bi rêjeya pêl-giraniya bilind xwedan germahiyek bilind a 1650 ℃ - 1930 ℃ ye û pêdivî ye ku bi pêlava însulasyona germê were parastin. Germahiya karûbarê alemê tîrêjê di bin şert û mercên parastina sarbûn û pêvekirinê de ji 1100 ℃ zêdetir e, ku di pêşerojê de ji bo lêçûna tîrêjiya germahiyê ya materyalê pelika rêberiyê hewcedariyên nû û bilindtir derdixe pêş.
b. Superalloy ji bo tîrên turbînê
Telên turbînê beşên zivirî yên germê yên sereke yên motorên hewayê ne. Germahiya xebitandina wan 50 ℃ - 100 ℃ ji tîrên rêber kêmtir e. Ew dema zivirandinê stresa centrifugalî ya mezin, stresa vibrasyonê, stresa termal, şilbûna hewayê û bandorên din digirin, û şert û mercên xebatê nebaş in. Jiyana karûbarê hêmanên dawiya germ ên motorê bi rêjeya pêl / giraniya bilind ji 2000h zêdetir e. Ji ber vê yekê, alemê tîrêjê turbînê dê di germahiya karûbarê de xwedan berxwedana gemarî û hêza şikestinê ya bilind, taybetmendiyên berfireh ên germahiya bilind û navîn ên baş, wek westandina çerxa bilind û nizm, westandina sar û germ, plastîkbûn û hişkbûna bandorê, û hesasiya nişkê; Berxwedana oksîdasyonê ya bilind û berxwedana korozyonê; Germbûna germî ya baş û rêjeya kêm a berfirehbûna xêzkirî; Performansa pêvajoya avêtinê ya baş; Stabiliya avahîsaziya demdirêj, di germahiya karûbarê de barîna qonaxa TCP tune. Aloziya serîlêdanê di çar qonaxan re derbas dibe; Serîlêdanên alloyek deformkirî GH4033, GH4143, GH4118, hwd hene; Serîlêdana alloya avêtinê K403, K417, K418, K405, zêrê hişkkirî DZ4, DZ22, alloya yek krîstal DD3, DD8, PW1484, hwd pêk tê. Heya nuha, ew ji nifşa sêyemîn a alloyên yekkrîstal re pêşketiye. Aloya yek krîstal a Chinaînê DD3 û DD8 bi rêzê di turbîn, motorên turbofan, helîkopter û motorên keştiyê yên Chinaînê de têne bikar anîn.
3. Aloya germahiya bilind ji bo dîska turbînê
Dîska turbînê beşa hilgirê zivirî ya herî zordar a motora turbînê ye. Germahiya xebitandina flana çerxa motorê bi rêjeya giraniya tîrêjê ya 8 û 10 digihîje 650 ℃ û 750 ℃, û germahiya navenda çerxê bi qasî 300 ℃ e, bi cûdahiyek germahiya mezin. Di dema zivirîna normal de, ew tîrê dide ku bi leza bilind bizivire û hêza centrifûgal, stresa termal û stresa vibrasyonê ya herî zêde hildigire. Her destpêk û rawestgehek çerxek, navendek teker e. Gewrê, binê xêzikê û rim hemî stresên pêkhatî yên cihêreng digirin. Pêdivî ye ku alloy di germahiya karûbarê de xwedan hêza hilberîna herî bilind, hişkiya bandorê û bêhestiya lûtkeyê be; Rêjeya berbelavbûna kêm; Hin berxwedana oksîdasyon û korozyonê; Performansa birrîna baş.
4. Aerospace superalloy
Superalloy di motora rokêta şil de wekî panela derzîlêdana sotemeniyê ya jûreya şewitandinê ya di jûreya avêtinê de tê bikar anîn; Kûçika pompeya turbînê, flange, girêdana rûkê ya grafît, hwd. Alîava germahiya bilind di motora rokêta şil de wekî panela derziyê ya jûreya sotemeniyê di jûreya lêdanê de tê bikar anîn; GH4169 wekî maddeya rotorê turbînê, şaft, qalikê şaftê, pêçek û beşên din ên hilgirên girîng tê bikar anîn.
Materyalên rotorê turbînê yên motora rokêta şil a Amerîkî bi giranî lûleya avêtinê, tîrêja turbînê û dîskê pêk tîne. Aloziya GH1131 bi piranî li Chinaînê tê bikar anîn, û tîra turbînê bi germahiya xebatê ve girêdayî ye. Inconel x, Alloy713c, Astroloy û Mar-M246 divê li pey hev werin bikar anîn; Materyalên dîska çerxê Inconel 718, Waspaloy, hwd hene. Tûrbînên entegre yên GH4169 û GH4141 bi piranî têne bikar anîn, û GH2038A ji bo mîlî motorê tê bikar anîn.