Legering mei hege temperatuer wurdt ek hjittesterktelegering neamd. Neffens de matrixstruktuer kinne materialen wurde ferdield yn trije kategoryen: izer-basearre nikkel-basearre en chromium-basearre. Neffens produksje modus, it kin wurde ferdield yn misfoarme superalloy en getten superalloy.
It is in ûnmisbere grûnstof yn 'e loftfeartfjild. It is it kaaimateriaal foar it hege temperatuerdiel fan fleantúch- en loftfeartproduksjemotoren. It wurdt benammen brûkt foar it meitsjen fan ferbaarningskeamer, turbineblad, gidsblêd, compressor en turbineskiif, turbinekoffer en oare dielen. De tsjinst temperatuer berik is 600 ℃ - 1200 ℃. De stress en omjouwingsomstannichheden fariearje mei de brûkte dielen. D'r binne strange easken foar de meganyske, fysike en gemyske eigenskippen fan 'e alloy. It is de beslissende faktor foar de prestaasjes, betrouberens en libben fan 'e motor. Dêrom is superalloy ien fan 'e wichtichste ûndersyksprojekten op it mêd fan loftfeart en nasjonale definsje yn ûntwikkele lannen.
De wichtichste tapassingen fan superlegeringen binne:
1. Hege temperatuer alloy foar ferbaarning keamer
De ferbaarning keamer (ek wol bekend as flamme buis) fan aviation turbine motor is ien fan de wichtichste hege-temperatuer komponinten. Sûnt brânstof atomization, oalje en gas mingen en oare prosessen wurde útfierd yn 'e ferbaarning keamer, de maksimale temperatuer yn' e ferbaarning keamer kin berikke 1500 ℃ - 2000 ℃, en de muorre temperatuer yn 'e ferbaarning keamer kin berikke 1100 ℃. Tagelyk hat it ek thermyske stress en gasstress. De measte motoren mei hege thrust / gewicht ratio brûke ringfoarmige ferbaarning keamers, dy't hawwe koarte lingte en hege waarmte kapasiteit. De maksimum temperatuer yn 'e ferbaarning keamer berikt 2000 ℃, en de muorre temperatuer berikt 1150 ℃ nei gas film of stoom cooling. Grutte temperatuergradiënten tusken ferskate dielen sille thermyske stress generearje, dy't skerp sil oprinne en falle as de wurkstatus feroaret. It materiaal sil ûnderwurpen wêze oan termyske skok en termyske wurgens, en d'r sil ferfoarming, skuorren en oare defekten wêze. Algemien, de ferbaarning keamer wurdt makke fan sheet alloy, en de technyske easken wurde gearfette as folget neffens de tsjinst betingsten fan spesifike dielen: it hat bepaalde oksidaasjegetal ferset en gas corrosie ferset ûnder de betingsten fan it brûken fan hege temperatuer alloy en gas; It hat bepaalde instantaneous en úthâldingsfermogen sterkte, termyske wurgens prestaasjes en lege útwreiding koeffizient; It hat genôch plastykens en weldfermogen om ferwurking, foarmjen en ferbining te garandearjen; It hat goede organisatoaryske stabiliteit ûnder termyske syklus om betroubere operaasje te garandearjen binnen it libbensdoer.
in. MA956 alloy poreuze laminaat
Yn it iere stadium waard de poreuze laminaat makke fan HS-188 alloy sheet troch diffusion bonding nei't se fotografearre, etste, grooved en punched. De ynderlike laach kin wurde makke yn in ideaal koelkanaal neffens de ûntwerpeasken. Dizze struktuerkoeling hat allinich 30% fan it koelgas fan 'e tradisjonele filmkoeling nedich, wat de effisjinsje fan' e thermyske syklus fan 'e motor kin ferbetterje, de eigentlike waarmtedragende kapasiteit fan it materiaal fan' e ferbaarningskeamer ferminderje, it gewicht ferminderje en it stuwgewicht ferheegje. ferhâlding. Op it stuit is it noch altyd nedich om de kaaitechnology troch te brekken foardat it yn praktysk gebrûk brocht wurde kin. It poreuze laminaat makke fan MA956 is in nije generaasje fan ferbaarningskeamermateriaal yntrodusearre troch de Feriene Steaten, dat kin wurde brûkt by 1300 ℃.
b. Tapassing fan keramyske kompositen yn ferbaarningskammer
De Feriene Steaten binne begûn te ferifiearjen de helberens fan it brûken fan keramyk foar gasturbines sûnt 1971. Yn 1983, guon groepen dwaande mei de ûntwikkeling fan avansearre materialen yn de Feriene Steaten hawwe formulearre in rige fan prestaasjes yndikatoaren foar gasturbines brûkt yn avansearre fleantugen. Dizze yndikatoaren binne: ferheegje de turbine-ynlaattemperatuer nei 2200 ℃; Operearje ûnder de ferbaarningsstatus fan gemyske berekkening; Ferminderje de tichtheid tapast op dizze dielen út 8g / cm3 to 5g / cm3; Ofbrekke koeling fan komponinten. Om oan dizze easken te foldwaan, omfetsje de ûndersochte materialen grafyt, metaalmatrix, keramyske matrixkompositen en intermetallyske ferbiningen neist ienfaze keramyk. Keramyske matrix kompositen (CMC) hawwe de folgjende foardielen:
De útwreidingskoëffisjint fan keramyk materiaal is folle lytser as dy fan nikkel-basearre alloy, en de coating is maklik te peel off. It meitsjen fan keramyske kompositen mei intermediate metalen filt kin it defekt fan flaking oerwinne, dat is de ûntwikkelingsrjochting fan ferbaarningskammermaterialen. Dit materiaal kin brûkt wurde mei 10% - 20% cooling lucht, en de temperatuer fan metalen werom isolaasje is mar oer 800 ℃, en de waarmte bearing temperatuer is folle leger as dy fan divergent koeling en film cooling. Cast superalloy B1900 + keramyske coating beskermjende tegel wurdt brûkt yn V2500 motor, en de ûntwikkeling rjochting is te ferfangen B1900 (mei keramyske coating) tegel mei SiC-basearre gearstalde of anty-oksidaasjegetal C / C gearstalde. Keramyske matrix gearstalde is it ûntwikkeling materiaal fan motor ferbaarning keamer mei in thrust gewicht ratio fan 15-20, en syn tsjinst temperatuer is 1538 ℃ - 1650 ℃. It wurdt brûkt foar flamme buis, driuwende muorre en afterburner.
2. Hege temperatuer alloy foar turbine
Aero-motor turbine blade is ien fan de komponinten dy't drage de meast swiere temperatuer load en de minste wurkomjouwing yn de aero-motor. It moat heul grutte en komplekse stress ûnder hege temperatueren drage, sadat syn materiaaleasken tige strang binne. De superlegeringen foar turbineblêden foar aero-motor binne ferdield yn:
a.Hege temperatuer alloy foar gids
De deflector is ien fan 'e dielen fan' e turbinemotor dy't it meast beynfloede wurde troch waarmte. Wannear't ûngelikense ferbaarning optreedt yn 'e ferbaarning keamer, de ferwaarming lading fan' e earste etappe gids fane is grut, dat is de wichtichste reden foar de skea fan de gids fane. De tsjinsttemperatuer is sa'n 100 ℃ heger as dy fan it turbineblêd. It ferskil is dat de statyske dielen binne net ûnderwurpen oan meganyske lading. Meastentiids is it maklik om thermyske stress, ferfoarming, thermyske wurgens en lokale brân te feroarsaakjen troch rappe temperatuerferoaring. De leivaan-legering moat de folgjende eigenskippen hawwe: foldwaande hege temperatuersterkte, permaninte krûpprestaasjes en goede termyske wurgensprestaasjes, hege oksidaasjebestriding en thermyske korrosysjeprestaasjes, thermyske stress en trillingsresistinsje, bûgdeformaasjefermogen, goede castingprosesfoarmprestaasjes en weldberens, en coating beskerming prestaasjes.
Op it stuit brûke de measte avansearre motoren mei hege strekking / gewicht-ferhâlding holle gegoten blêden, en rjochtings- en single-kristal nikkel-basearre superlegeringen wurde selektearre. De motor mei hege thrust-gewicht ratio hat in hege temperatuer fan 1650 ℃ - 1930 ℃ en moat wurde beskerme troch termyske isolaasje coating. De tsjinsttemperatuer fan 'e blêdlegering ûnder koelings- en coatingbeskermingsbetingsten is mear as 1100 ℃, wat nije en hegere easken stelt foar de kosten fan temperatuerdichtheid fan it materiaal foar it gidsblêd yn' e takomst.
b. Superalloys foar turbine blades
Turbinebladen binne de kaai waarmte-dragende rotearjende dielen fan aero-motoren. Har wurktemperatuer is 50 ℃ - 100 ℃ leger as de gidsblêden. Se drage grutte centrifugal stress, trilling stress, termyske stress, luchtstream scouring en oare effekten by it draaien, en de arbeidsomstannichheden binne min. De tsjinst libben fan 'e hjitte ein komponinten fan' e motor mei hege thrust / gewicht ratio is mear as 2000h. Dêrom, de turbine blade alloy sil hawwe hege krûp ferset en rupture sterkte by tsjinst temperatuer, goede hege en medium temperatuer wiidweidige eigenskippen, lykas hege en lege syklus wurgens, kâld en hjitte wurgens, genôch plasticity en impact taaiens, en notch gefoelichheid; Hege oksidaasjebestriding en korrosjebestriding; Goede termyske conductivity en lege koeffizient fan lineêre útwreiding; Goede casting proses prestaasjes; Lange-termyn strukturele stabiliteit, gjin TCP faze delslach by tsjinst temperatuer. De tapaste alloy giet troch fjouwer stadia; Misfoarme alloy applikaasjes befetsje GH4033, GH4143, GH4118, etc; De tapassing fan casting alloy omfiemet K403, K417, K418, K405, directionally solidified gouden DZ4, DZ22, single crystal alloy DD3, DD8, PW1484, ensfh Op it stuit hat it ûntwikkele ta de tredde generaasje fan single crystal alloys. Sina's ienkristallegering DD3 en DD8 wurde respektivelik brûkt yn Sina's turbines, turbofanmotoren, helikopters en skipsmotoren.
3. Hege temperatuer alloy foar turbine skiif
De turbineskiif is it meast beklamme draaiende lagerdiel fan 'e turbinemotor. De wurktemperatuer fan 'e tsjilflens fan' e motor mei de draachgewichtferhâlding fan 8 en 10 berikt 650 ℃ en 750 ℃, en de temperatuer fan it tsjilsintrum is sawat 300 ℃, mei in grut temperatuerferskil. Tidens normale rotaasje driuwt it it blêd om op hege snelheid te draaien en draacht de maksimale sintrifugale krêft, termyske stress en trillingsspanning. Eltse start en stop is in syklus, tsjil sintrum. De kiel, groef boaiem en râne drage allegear ferskillende gearstalde spanningen. De alloy is ferplichte om de heechste opbringst sterkte, impact taaiens en gjin notch gefoelichheid by de tsjinst temperatuer; Lege lineêre útwreidingskoëffisjint; Bepaalde oksidaasje- en korrosjebestriding; Goede cutting prestaasjes.
4. Aerospace superalloy
De superlegearing yn 'e floeibere raketmotor wurdt brûkt as it brânstofinjektorpaniel fan' e ferbaarningskeamer yn 'e thrust keamer; Turbine pomp elbow, flange, grafyt roer fastener, ensfh Hege temperatuer alloy yn floeibere raket motor wurdt brûkt as brânstof keamer injector paniel yn thrust keamer; Turbine pomp elbow, flange, grafyt roer fastener, ensfh GH4169 wurdt brûkt as it materiaal fan turbine rotor, shaft, shaft sleeve, fastener en oare wichtige bearing dielen.
De turbine-rotormaterialen fan 'e Amerikaanske floeibere raketmotor omfetsje benammen intakpipe, turbineblêd en skiif. GH1131 alloy wurdt meast brûkt yn Sina, en de turbine blade hinget ôf fan de wurktemperatuer. Inconel x, Alloy713c, Astroloy en Mar-M246 moatte wurde brûkt opienfolgjende; De tsjil disc materialen befetsje Inconel 718, Waspaloy, ensfh GH4169 en GH4141 yntegraal turbines wurde meast brûkt, en GH2038A wurdt brûkt foar de motor skacht.