Hevbendiya germahiya bilind wekî hevbendiya berxwedana germê jî tê binavkirin. Li gorî avahiya matrîksê, materyal dikarin li sê kategoriyan werin dabeş kirin: hesin-nîkel-bingeha û krom-bingeha. Li gorî awayê hilberînê, ew dikare li ser superalloya deformasyonkirî û superalloya avêtinê were dabeş kirin.
Ew di warê hewavaniyê de madeyek xav a pir girîng e. Ew ji bo beşa germahiya bilind a motorên çêkirina hewavanî û hewavaniyê madeyek sereke ye. Ew bi giranî ji bo çêkirina odeya şewitandinê, kêrê turbînê, kêrê rêber, kompresor û dîska turbînê, qutiya turbînê û perçeyên din tê bikar anîn. Germahiya xizmetê 600 ℃ - 1200 ℃ ye. Stres û şert û mercên hawîrdorê li gorî perçeyên ku têne bikar anîn diguherin. Ji bo taybetmendiyên mekanîkî, fîzîkî û kîmyewî yên hevbendiyê daxwazên hişk hene. Ew faktora diyarker a performans, pêbawerî û temenê motorê ye. Ji ber vê yekê, superalloy yek ji projeyên lêkolînê yên sereke ye di warên hewavanî û parastina neteweyî de li welatên pêşkeftî.
Serlêdanên sereke yên superalloyan ev in:
1. Aloya germahiya bilind ji bo odeya şewitandinê
Odeya şewitandinê (ku wekî lûleya agir jî tê zanîn) ya motora turbîna hewavaniyê yek ji pêkhateyên sereke yên germahiya bilind e. Ji ber ku atomîzasyona sotemeniyê, tevlihevkirina petrol û gazê û pêvajoyên din di odeya 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 hildigire. Piraniya motorên ku rêjeya kişandin/giraniyê bilind e, odeyên şewitandinê yên halqeyî bikar tînin, ku dirêjahiya wan kurt û kapasîteya germê ya bilind e. Germahiya herî zêde di odeya şewitandinê de digihîje 2000 ℃, û germahiya dîwar piştî sarbûna fîlima gazê an buharê digihîje 1150 ℃. Guherînên germahiyê yên mezin di navbera perçeyên cûda de dê stresa germî çêbike, ku dê dema ku rewşa xebatê biguhere bi tundî bilind bibe û dakeve. Materyal dê rastî şoka germî û barkirina westandina germî were, û dê xirabûn, şikestin û xeletiyên din hebin. Bi gelemperî, odeya şewitandinê ji hevbendiya pelê tê çêkirin, û pêdiviyên teknîkî li gorî şert û mercên karûbarê perçeyên taybetî wiha têne kurt kirin: di bin şert û mercên karanîna hevbendiya germahiya bilind û gazê de xwedan berxwedana oksîdasyonê û berxwedana korozyona gazê ya diyarkirî ye; xwedan hêza tavilê û berxwedanê ya diyarkirî, performansa westandina germî û katsayiya berfirehbûna nizm e; xwedan plastîkbûn û şiyana weldingê ya têr e ku pêvajo, şekildan û girêdanê misoger bike; di bin çerxa germî de xwedan aramiya rêxistinî ya baş e da ku di nav temenê karûbarê de xebata pêbawer misoger bike.
a. Laminata poroz a alloy MA956
Di qonaxa destpêkê de, piştî wênekirin, gravkirin, xêzkirin û qulkirinê, lamînata poroz ji pelê alloy HS-188 bi girêdana belavbûnê hate çêkirin. Qata hundirîn dikare li gorî hewcedariyên sêwiranê bibe kanalek sarbûnê ya îdeal. Ev sarbûna avahiyê tenê ji %30ê gaza sarbûnê ya sarbûna fîlmê ya kevneşopî hewce dike, ku dikare karîgeriya çerxa germî ya motorê baştir bike, kapasîteya hilgirtina germê ya rastîn a materyalê odeya şewitandinê kêm bike, giraniyê kêm bike, û rêjeya kişandin-giraniyê zêde bike. Niha, hîn jî pêdivî ye ku teknolojiya sereke were şikandin berî ku ew di pratîkê de were bikar anîn. Lamînata poroz a 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. Bikaranîna kompozîtên seramîk di odeya şewitandinê de
Dewletên Yekbûyî yên Amerîkayê ji sala 1971an vir ve dest bi verastkirina gengaziya bikaranîna seramîkên ji bo turbînên gazê kiriye. Di sala 1983an de, hin komên ku li Dewletên Yekbûyî yên Amerîkayê bi pêşxistina materyalên pêşketî mijûl bûn, rêze nîşaneyên performansê ji bo turbînên gazê yên ku di balafirên pêşketî de têne bikar anîn formule kirin. Ev nîşane ev in: germahiya têketina turbînê heta 2200 ℃ zêde bikin; Di rewşa şewitandinê ya hesabkirina kîmyewî de bixebitin; Dendika ku li ser van parçeyan tê sepandin ji 8g/cm3 kêm bikin heta 5g/cm3; Sarbûna pêkhateyan betal bikin. Ji bo ku van hewcedariyan bicîh bînin, materyalên ku hatine lêkolîn kirin ji bilî seramîkên yek-qonaxî grafît, matrîksa metal, kompozîtên matrîksa seramîk û pêkhateyên navmetalî jî dihewînin. Kompozîtên matrîksa seramîk (CMC) xwedî avantajên jêrîn in:
Koefîsyenta berfirehbûna materyalê seramîk ji ya hevbendiya nîkel-esasî pir piçûktir e, û pêçandin bi hêsanî tê rakirin. Çêkirina kompozîtên seramîk bi hestiya metal a navîn dikare kêmasiya perçebûnê, ku rêça pêşveçûna materyalên odeya şewitandinê ye, çareser bike. Ev materyal dikare bi hewaya sarkirinê ya 10% - 20% were bikar anîn, û germahiya îzolasyona pişta metal tenê nêzîkî 800 ℃ ye, û germahiya hilgirtina germê ji ya sarbûna cihêreng û sarbûna fîlmê pir kêmtir e. Tilê parastinê yê pêçandina seramîk a superalloy B1900+ di motora V2500 de tê bikar anîn, û rêça pêşveçûnê ew e ku tilê B1900 (bi pêçandina seramîk) bi kompozîta SiC-esasî an kompozîta C/C ya dij-oksîdasyonê were guhertin. Kompozîta matrîksa seramîk materyalê pêşveçûnê yê odeya şewitandina motorê ye ku rêjeya giraniya kişandinê 15-20 e, û germahiya karûbarê wê 1538 ℃ - 1650 ℃ ye. Ew ji bo lûleya agir, dîwarê şemitok û şewitandina piştî şewatê tê bikar anîn.
2. Aloya germahiya bilind ji bo turbînê
Perçeya turbîna motora hewayî yek ji wan pêkhateyan e ku barê germahiyê yê herî giran û jîngeha xebatê ya herî xirab di motora hewayî de hildigire. Di bin germahiya bilind de divê ew zextek pir mezin û tevlihev hilgire, ji ber vê yekê hewcedariyên wê yên materyalê pir hişk in. Superalloyên ji bo perçên turbîna motora hewayî li jêr têne dabeş kirin:
a. Ji bo rêberiyê alloyek germahiya bilind
Deflektor yek ji wan beşên motora turbînê ye ku herî zêde ji germê bandor dibe. Dema ku di odeya şewitandinê de şewitandina neyeksan çêdibe, barê germkirinê yê perdeya rêber a qonaxa yekem mezin e, ku ev sedema sereke ya zirara perdeya rêber e. Germahiya karûbarê wê bi qasî 100 ℃ ji ya perdeya turbînê bilindtir e. Cûdahî ev e ku beşên statîk di bin barê mekanîkî de nînin. Bi gelemperî, ji ber guherîna bilez a germahiyê, stresa germî, xirabûn, şikestina westandina germî û şewitandina herêmî hêsan e. Divê hevbendiya perdeya rêber xwedî taybetmendiyên jêrîn be: berxwedana germahiya bilind a têr, performansa şikestina mayînde û performansa westandina germî ya baş, berxwedana oksîdasyonê ya bilind û performansa korozyona germî, berxwedana stresa germî û lerizînê, şiyana deformasyona xwarbûnê, performansa qalibkirina pêvajoya avêtinê ya baş û qayîlbûna weldingê, û performansa parastina pêçanê.
Niha, piraniya motorên pêşketî yên bi rêjeya kişandin/giraniya bilind kêrên avêtinê yên vala bikar tînin, û superalloyên nîkel-esasî û yek-krîstal têne hilbijartin. Motora bi rêjeya kişandin-giraniya bilind xwedî germahiyek bilind a 1650 ℃ - 1930 ℃ ye û pêdivî ye ku bi pêçandina îzolekirina germî were parastin. Germahiya karûbarê alloya kêrê di bin şert û mercên parastina sarkirin û pêçandinê de ji 1100 ℃ zêdetir e, ku di pêşerojê de ji bo lêçûna dendika germahiyê ya materyalê kêrê rêber daxwazên nû û bilindtir derdixe pêş.
b. Superalloy ji bo perên turbînê
Perên turbînê perçeyên sereke yên germhilgir ên motorên balafirê ne. Germahiya xebitandina wan 50 ℃ - 100 ℃ ji perên rêber kêmtir e. Dema ku dizivirin, ew li hember stresa navendî, stresa lerizînê, stresa germî, şikestina herikîna hewayê û bandorên din ên mezin hildigirin, û şert û mercên xebatê nebaş in. Jiyana karûbarê pêkhateyên dawiya germ ên motorê yên bi rêjeya kişandin/giraniya bilind ji 2000 demjimêran zêdetir e. Ji ber vê yekê, divê alloy a perê turbînê di germahiya xizmetê de berxwedana bilind a şikestinê û hêza şikestinê, taybetmendiyên baş ên berfireh ên germahiya bilind û navîn, wek westandina çerxeya bilind û nizm, westandina sar û germ, plastîkbûn û berxwedana bandorê ya têr, û hesasiyeta noqê hebe; Berxwedana oksîdasyonê ya bilind û berxwedana korozyonê; Gehîneriya germî ya baş û katsayiya nizm a berfirehbûna xêzikî; Performansa pêvajoya avêtinê ya baş; Îstîqrara avahîsaziyê ya demdirêj, di germahiya xizmetê de barîna qonaxa TCP tune. Alloy a ku tê sepandin ji çar qonaxan derbas dibe; Serlêdanên alloy ên deformekirî GH4033, GH4143, GH4118, hwd. hene. Bikaranîna hevbendiya avêtinê di nav xwe de K403, K417, K418, K405, zêrê rasterast hişkkirî DZ4, DZ22, hevbendiya krîstala yekane DD3, DD8, PW1484, û hwd. digire. Niha, ew gihîştiye nifşa sêyemîn a hevbendiyên krîstala yekane. Hevbendiya krîstala yekane ya Çînê DD3 û DD8 bi rêzê ve di turbîn, motorên turbofan, helîkopter û motorên keştî yên Çînê de têne bikar anîn.
3. Aloya germahiya bilind ji bo dîska turbînê
Dîska turbînê beşa hilgirtina zivirî ya motora turbînê ya ku herî zêde stres lê tê kişandin e. Germahiya xebatê ya flanşa çerxa motorê bi rêjeya giraniya kişandinê ya 8 û 10 digihîje 650 ℃ û 750 ℃, û germahiya navenda çerxê nêzîkî 300 ℃ ye, bi ferqeke germahiyê ya mezin. Di dema zivirîna normal de, ew kêrê dixe ku bi leza bilind bizivire û hêza navendî, stresa germî û stresa lerzînê ya herî zêde hildigire. Her destpêk û rawestandin çerxek, navenda çerxê ye. Qirik, binê xêzikê û çerx hemî stresên pêkhatî yên cûda hildigirin. Pêdivî ye ku alloy xwedî hêza berdestbûnê ya herî bilind, berxwedana bandorê û bê hesasiyeta xêzikê di germahiya xizmetê de be; Koefîsyenteke berfirehbûna xêzikî ya nizm; Berxwedana oksîdasyon û korozyonê ya diyarkirî; Performansa birrînê ya baş.
4. Superalloya hewavaniyê
Aloya super alo di motora roketa şile de wekî panela enjeksiyona sotemeniyê ya odeya şewitandinê di odeya kişandinê de tê bikar anîn; Mil, flanş, girêdana rêvebera grafît a pompa turbînê, hwd. Aloya germahiya bilind di motora roketa şile de wekî panela enjeksiyona odeya sotemeniyê di odeya kişandinê de tê bikar anîn; Mil, flanş, girêdana rêvebera grafît a pompa turbînê, hwd. GH4169 wekî materyalê rotora turbînê, şaft, lepika şaftê, girêdan û perçeyên din ên girîng ên hilgirtinê tê bikar anîn.
Materyalên rotorên turbînê yên motorên roketan ên şile yên Amerîkî bi giranî lûleya kişandinê, perrê turbînê û dîsk in. Aloya GH1131 bi piranî li Çînê tê bikar anîn, û perrê turbînê bi germahiya xebatê ve girêdayî ye. Divê Inconel x, Alloy713c, Astroloy û Mar-M246 li pey hev werin bikar anîn; Materyalên dîska çerxê Inconel 718, Waspaloy, û hwd. dihewîne. Turbînên entegre yên GH4169 û GH4141 bi piranî têne bikar anîn, û GH2038A ji bo şaftê motorê tê bikar anîn.