Ua kapa ʻia ke ʻano huila wela wela. E like me ka hoʻolālā matrix, hiki ke hoʻokaʻawale ʻia nā mea i ʻekolu mau ʻāpana: iron-based nickel-based and chromium-based. Wahi a ke ʻano hana, hiki ke hoʻokaʻawale ʻia i ka superalloy deformed a me ka superalloy hoʻolei.
He mea waiwai nui ia ma ke kahua aerospace. ʻO ia ka mea nui no ka ʻāpana wela kiʻekiʻe o ka aerospace a me nā ʻenekini hana mokulele. Hoʻohana nui ʻia ia no ka hana ʻana i ke keʻena kuni, turbine blade, alakaʻi alakaʻi, compressor a me ka turbine disk, turbine case a me nā ʻāpana ʻē aʻe. ʻO ka pae wela o ka lawelawe he 600 ℃ - 1200 ℃. ʻOkoʻa ke koʻikoʻi a me nā kūlana kaiapuni me nā ʻāpana i hoʻohana ʻia. Loaʻa nā koi koʻikoʻi no ka mechanical, physical and chemical properties o ka alloy. ʻO ia ke kumu hoʻoholo no ka hana, ka hilinaʻi a me ke ola o ka mīkini. No laila, ʻo ka superalloy kekahi o nā papahana noiʻi koʻikoʻi ma nā kahua o ka aerospace a me ka pale aupuni ma nā ʻāina kūkulu.
ʻO nā noi nui o nā superalloys:
1. Kiʻekiʻe wela huila no ka combustion keʻena
ʻO ke keʻena puhi ahi (ʻike ʻia ʻo flame tube) o ka ʻenekini turbine aviation kekahi o nā ʻāpana wela kiʻekiʻe. Ma muli o ka hana ʻana o ka wahie atomization, ka hui ʻana o ka aila a me ke kinoea a me nā kaʻina hana ʻē aʻe i loko o ke keʻena puhi ahi, hiki i ka wela kiʻekiʻe o ke keʻena hoʻopau ke hiki i 1500 ℃ - 2000 ℃, a hiki i ka mahana o ka pā i loko o ke keʻena puhi ahi ke hiki i 1100 ℃. I ka manawa like, ke kaumaha pū me ka wela a me ke koʻikoʻi kinoea. Hoʻohana ka hapa nui o nā ʻenekini me ke kiʻekiʻe o ke kuʻi/kaumaha i nā keʻena kuni annular, nona ka lōʻihi pōkole a me ka hiki ke wela. ʻO ka mahana kiʻekiʻe loa i loko o ke keʻena kuni a hiki i 2000 ℃, a hiki i ka mahana o ka pā i 1150 ℃ ma hope o ke kiʻiʻoniʻoni a i ʻole ka hoʻoilo ʻana o ka mahu. ʻO nā ʻanuʻu wela nui ma waena o nā ʻāpana like ʻole e hoʻoulu i ke koʻikoʻi wela, e piʻi a hāʻule nui i ka wā e loli ai ke kūlana hana. E hoʻopili ʻia ka mea i ka haʻalulu wela a me ka ukana luhi wela, a aia ka distortion, nā māwae a me nā hewa ʻē aʻe. ʻO ka mea maʻamau, hana ʻia ke keʻena hoʻoheheʻe ʻia me ka ʻili pepa, a ua hōʻuluʻulu ʻia nā koi ʻenehana e like me kēia e like me nā kūlana lawelawe o nā ʻāpana kikoʻī: loaʻa iā ia kekahi kūpaʻa oxidation a me ke kūpaʻa kino kinoea ma lalo o nā kūlana o ka hoʻohana ʻana i ke kiʻekiʻe-mehana a me ke kinoea; Loaʻa iā ia kekahi ikaika koke a hoʻomanawanui, hana luhi wela a me ka helu hoʻonui haʻahaʻa; Loaʻa iā ia ka plasticity a me ka weld hiki ke hōʻoia i ka hoʻoili ʻana, ka hana ʻana a me ka pilina; Loaʻa iā ia kahi kūpaʻa hoʻonohonoho maikaʻi ma lalo o ka pōʻai wela e hōʻoia i ka hana pono i loko o ke ola lawelawe.
a. MA956 alloy porous laminate
I ka wā mua, ua hana ʻia ka laminate porous me ka HS-188 alloy sheet e ka hoʻopaʻa ʻana i ka diffusion ma hope o ke kiʻi ʻia ʻana, kālai ʻia, ʻoki ʻia a paʻi ʻia. Hiki ke hana ʻia ka ʻaoʻao o loko i kahi ala hoʻomaha maikaʻi e like me nā koi hoʻolālā. Pono wale kēia ʻano hoʻoluʻu i ka 30% o ke kinoea hoʻoluʻu o ka hoʻoilo kiʻiʻoniʻoni maʻamau, hiki ke hoʻomaikaʻi i ka maikaʻi o ka pōʻai wela o ka ʻenekini, e hoʻemi i ka wela maoli o ke keʻena keena, hoʻemi i ke kaumaha, a hoʻonui i ke kaumaha. lākiō. I kēia manawa, pono e wehe i ka ʻenehana nui ma mua o ka hoʻohana pono ʻana. ʻO ka laminate porous i hana ʻia o MA956 he hanauna hou o ka mea keʻena ahi i hoʻolauna ʻia e ʻAmelika Hui Pū ʻIa, hiki ke hoʻohana ʻia ma 1300 ℃.
b. Ka hoʻohana ʻana i nā composites seramika i loko o ke keʻena puhi
Ua hoʻomaka ʻo ʻAmelika Hui Pū ʻIa e hōʻoia i ka hiki ke hoʻohana i nā ceramics no nā turbines gas mai 1971. I ka makahiki 1983, ua hoʻokumu kekahi mau hui i ka hoʻomohala ʻana i nā mea holomua ma ʻAmelika Hui Pū ʻIa i kahi ʻano o nā hōʻailona hana no nā turbines gas i hoʻohana ʻia i nā mokulele holomua. ʻO kēia mau hōʻailona: e hoʻonui i ka wela inlet turbine i 2200 ℃; E hana ma lalo o ke kūlana kuni o ka helu kemika; E ho'ēmi i ka mānoanoa i hoʻohana ʻia i kēia mau ʻāpana mai ka 8g/cm3 a i ka 5g/cm3; Hoʻopau i ka hoʻoluʻu ʻana o nā ʻāpana. I mea e hoʻokō ai i kēia mau koi, ʻo nā mea i aʻo ʻia he graphite, metala matrix, ceramic matrix composites a me intermetallic pūhui i hoʻohui ʻia i nā seramika hoʻokahi. Loaʻa i ka Ceramic matrix composites (CMC) nā pono penei:
ʻOi aku ka liʻiliʻi o ka coefficient hoʻonui o nā mea seramika ma mua o ka nickel-based alloy, a ua maʻalahi ka peel off. ʻO ka hana ʻana i nā mea hoʻohui seramika me ka metala waena hiki ke lanakila i ka hemahema o ka flaking, ʻo ia ke kuhikuhi o ka hoʻomohala ʻana o nā mea keʻena puhi ahi. Hiki ke hoʻohana ʻia kēia mea me 10% - 20% ea hoʻoluʻu, a ʻo ka mahana o ka insulation metala ma kahi o 800 ℃ wale nō, a ʻoi aku ka haʻahaʻa o ka wela wela ma mua o ka hoʻoilo ʻana a me ka hoʻoilo kiʻiʻoniʻoni. Hoʻohana ʻia ʻo Cast superalloy B1900+ceramic coating tile pale pale ma V2500 engine, a ʻo ke kuhikuhi o ka hoʻomohala ʻana e hoʻololi i ka tile B1900 (me ka ceramic coating) me ka SiC-based composite a i ʻole anti-oxidation C/C composite. ʻO ka Ceramic matrix composite ka mea hoʻomohala o ke keʻena puhi ʻenekini me ka lakene kaumaha o 15-20, a ʻo kona mahana lawelawe ʻo 1538 ℃ - 1650 ℃. Hoʻohana ʻia ia no ka paipu lapalapa, ka paia lana a me ka afterburner.
2. Kiekie wela huila no ka turbine
Aero-engine turbine blade ʻo ia kekahi o nā ʻāpana e halihali ana i ka ukana wela loa a me ka hana ʻino loa i ka aero-engine. Pono ia e halihali i ke koʻikoʻi nui a paʻakikī ma lalo o ke kiʻekiʻe o ka wela, no laila ua koʻikoʻi kāna mau koi. Hoʻokaʻawale ʻia nā superalloys no nā aero-engine turbine blades i:
a.High wela huila no ke alakaʻi
ʻO ka deflector kekahi o nā ʻāpana o ka ʻenekini turbine i hoʻopilikia nui ʻia e ka wela. Ke hiki mai ka puhi ʻole ʻia i loko o ke keʻena puhi ahi, ʻoi aku ka nui o ka ukana hoʻomehana o ka pahu alakaʻi pae mua, ʻo ia ke kumu nui o ka pōʻino o ka vane alakaʻi. ʻO ka mahana o kāna lawelawe ma kahi o 100 ℃ kiʻekiʻe ma mua o ka lau turbine. ʻO ka ʻokoʻa, ʻaʻole pili nā ʻāpana static i ka ukana mechanical. ʻO ka maʻamau, maʻalahi ka hoʻoulu ʻana i ke koʻikoʻi wela, distortion, thermal fatigue crack a me ke ahi kūloko ma muli o ka loli wikiwiki o ka wela. E loaʻa i ka pahu alakaʻi nā waiwai penei: lawa ka ikaika wela kiʻekiʻe, ka hana kolo mau a me ka hana luhi wela wela, ke kūpaʻa oxidation kiʻekiʻe a me ka hana corrosion thermal, ke koʻikoʻi wela a me ke kūpaʻa haʻalulu, ka hiki ke hoʻololi ʻana, ka hana hoʻoheheʻe maikaʻi a me ka weldability, a me ka hana pale uhi.
I kēia manawa, hoʻohana nā ʻenekini kiʻekiʻe loa me ka lākiō hollow kiʻekiʻe/kaumaha, a koho ʻia nā superalloys hoʻokumu i ka nickel kristal hoʻokahi. ʻO ka ʻenekini me ke kiʻekiʻe thrust-weight ratio he kiʻekiʻe ka wela o 1650 ℃ - 1930 ℃ a pono e pale ʻia e ka uhi ʻana i ka wela. ʻOi aku ka mahana o ka lawelawe ʻana o ka lau ma lalo o ka ʻoluʻolu a me ka uhi ʻana i nā kūlana palekana ma mua o 1100 ℃, e hoʻopuka ana i nā koi hou a kiʻekiʻe aʻe no ke kumu kūʻai o ke kumukūʻai o ke kumu alakaʻi i ka wā e hiki mai ana.
b. Superalloys no nā lau turbine
ʻO nā ʻāpana turbine nā ʻāpana wili wela o nā aero-engines. ʻO ko lākou mahana hana he 50 ℃ - 100 ℃ haʻahaʻa ma mua o nā lau alakaʻi. Hāʻawi lākou i ke koʻikoʻi centrifugal nui, ke koʻikoʻi haʻalulu, ke koʻikoʻi wela, ka ʻili ʻana o ka ea a me nā hopena ʻē aʻe i ka wā e huli ai, a maikaʻi ʻole nā kūlana hana. ʻO ke ola lawelawe o nā ʻāpana wela wela o ka ʻenekini me ka lākiō kiʻekiʻe / kaumaha ma mua o 2000h. No laila, e loaʻa i ka huila turbine ke kūpaʻa kiʻekiʻe a me ka ikaika rupture i ka wela o ka lawelawe, maikaʻi ke kiʻekiʻe a me ka mahana wela o nā waiwai piha, e like me ke kiʻekiʻe a me ka haʻahaʻa pōʻai luhi, ke anuanu a me ka wela wela, lawa ka plasticity a me ka paʻakikī o ka hopena, a me ka notch sensitivity; ʻO ke kūpaʻa oxidation kiʻekiʻe a me ka pale ʻana i ka corrosion; ʻO ka conductivity thermal maikaʻi a me ka helu haʻahaʻa o ka hoʻonui laina; Ka hana hoʻolei maikaʻi; ʻO ke kūpaʻa hoʻolālā lōʻihi, ʻaʻohe TCP phase precipitation ma ka wela lawelawe. ʻO ka mea hoʻopili i hoʻohanaʻia e hele i nā paeʻehā; ʻO nā palapala hoʻoheheʻe deformed me GH4033, GH4143, GH4118, a pēlā aku; ʻO ka noi o ka hoʻolei ʻana i ka huila e komo pū me K403, K417, K418, K405, directionally solidified gula DZ4, DZ22, hoʻokahi aniani aniani DD3, DD8, PW1484, etc. I kēia manawa, ua hoʻomohala ʻia i ke kolu o ka hanauna o nā alloys aniani hoʻokahi. Hoʻohana paʻa ʻia ʻo DD3 a me DD8 ka hui aniani o Kina i nā turbines, turbofan engines, helicopters a me nā ʻenekini moku.
3. Kiekie wela huila no ka turbine disk
ʻO ka puʻupuʻu turbine ka ʻāpana hoʻohuli nui loa o ka ʻenekini turbine. ʻO ka mahana hana o ka flange huila o ka mīkini me ka lakene kaumaha o 8 a me 10 a hiki i 650 ℃ a me 750 ℃, a ʻo ka mahana o ke kikowaena huila ma kahi o 300 ℃, me kahi ʻokoʻa wela nui. I ka wā o ka hoʻololi maʻamau, hoʻohuli ʻo ia i ka pahi e ʻōwili i ka wikiwiki kiʻekiʻe a lawe i ka ikaika centrifugal kiʻekiʻe, ke kaumaha wela a me ke kaumaha haʻalulu. ʻO kēlā me kēia hoʻomaka a hoʻomaha he pōʻai, ke kikowaena huila. ʻO ka ʻāʻī, ka ʻāʻī lalo a me ka rim pili i nā koʻikoʻi hui like ʻole. Pono ka alloy e loaʻa ka ikaika kiʻekiʻe loa, ka paʻakikī o ka hopena a ʻaʻohe notch sensitivity i ka mahana lawelawe; Ka helu hoʻonui laina haʻahaʻa; ʻO kekahi oxidation a me ka corrosion kū'ē; Hana maikaʻi ʻoki.
4. Aerospace superalloy
Hoʻohana ʻia ka superalloy i loko o ka ʻenekini rocket wai e like me ka wahie injector panel o ke keʻena kuni i loko o ke keʻena thrust; Turbine pump kuʻekuʻe, flange, graphite rudder fastener, etc. High wela huila i ka wai rocket engine ua hoʻohana 'ia e like me wahie keena injector panel ma thrust keʻena; Turbine pump elbow, flange, graphite rudder fastener, etc. Hoʻohana ʻia ʻo GH4169 e like me ka mea o ka turbine rotor, shaft, shaft sleeve, fastener a me nā ʻāpana lawe nui ʻē aʻe.
ʻO nā mea turbine rotor o ka ʻenekini rocket wai ʻAmelika ka nui o ka paipu intake, turbine blade a me ka disk. Hoʻohana nui ʻia ka GH1131 alloy ma Kina, a hilinaʻi ka lau turbine i ka mahana hana. Pono e hoʻohana ʻia ʻo Inconel x, Alloy713c, Astroloy a me Mar-M246; Aia i loko o nā mea huila ʻo Inconel 718, Waspaloy, etc. ʻO GH4169 a me GH4141 nā mea hoʻohui huila i hoʻohana nui ʻia, a hoʻohana ʻia ʻo GH2038A no ke kumu ʻenekini.