Ua kapa ʻia hoʻi ke kola wela kiʻekiʻe he kola ikaika wela. Wahi a ke ʻano matrix, hiki ke hoʻokaʻawale ʻia nā mea i ʻekolu mau māhele: hao-based nickel-based a me chromium-based. Wahi a ke ʻano hana, hiki ke hoʻokaʻawale ʻia i ka superalloy deformed a me ka superalloy cast.
He mea maka pono ʻole ia i ke kahua aerospace. ʻO ia ke kumu nui no ka ʻāpana wela kiʻekiʻe o nā mīkini hana aerospace a me nā mokulele. Hoʻohana nui ʻia ia no ka hana ʻana i ke keʻena kuni, ka pahi turbine, ka pahi alakaʻi, ka compressor a me ka turbine disk, ka pahu turbine a me nā ʻāpana ʻē aʻe. ʻO ka pae mahana lawelawe he 600 ℃ - 1200 ℃. ʻOkoʻa ke kaumaha a me nā kūlana kaiapuni me nā ʻāpana i hoʻohana ʻia. Aia nā koi koʻikoʻi no nā waiwai mechanical, physical a me ke kemika 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 i hoʻomohala ʻia.
ʻO nā noi nui o nā superalloys:
1. Mea hoʻohuihui wela kiʻekiʻe no ke keʻena kuni
ʻO ke keʻena kuni (ʻike ʻia hoʻi ʻo ka ʻōmole lapalapa) o ka ʻenekini turbine mokulele kekahi o nā ʻāpana koʻikoʻi o ka mahana kiʻekiʻe. ʻOiai ʻo ka atomization wahie, ka hui ʻana o ka ʻaila a me ke kinoea a me nā kaʻina hana ʻē aʻe e hana ʻia ana i loko o ke keʻena kuni, hiki i ka mahana kiʻekiʻe loa i loko o ke keʻena kuni ke hiki i 1500 ℃ - 2000 ℃, a hiki i ka mahana o ka paia i loko o ke keʻena kuni ke hiki i 1100 ℃. I ka manawa like, lawe pū ia i ke kaumaha wela a me ke kaumaha kinoea. ʻO ka hapa nui o nā ʻenekini me ka lakio thrust/weight kiʻekiʻe e hoʻohana i nā keʻena kuni annular, nona ka lōʻihi pōkole a me ka mana wela kiʻekiʻe. Hiki i ka mahana kiʻekiʻe loa i loko o ke keʻena kuni i 2000 ℃, a hiki i ka mahana o ka paia i 1150 ℃ ma hope o ka ʻili kinoea a i ʻole ka hoʻomaʻalili mahu. ʻO nā gradients mahana nui ma waena o nā ʻāpana like ʻole e hoʻoulu i ke kaumaha wela, kahi e piʻi a hāʻule koke i ka wā e loli ai ke kūlana hana. E pilikia ka mea i ka haʻalulu wela a me ka ukana luhi wela, a e loaʻa ka distortion, nā māwae a me nā hewa ʻē aʻe. Ma keʻano laulā, hana ʻia ke keʻena puhi me ka hui pepa, a ua hōʻuluʻulu ʻia nā koi loea e like me kēia e like me nā kūlana lawelawe o nā ʻāpana kikoʻī: loaʻa iā ia kekahi kūpaʻa oxidation a me ke kūpaʻa i ka corrosion kinoea ma lalo o nā kūlana o ka hoʻohana ʻana i ke hui wela kiʻekiʻe a me ke kinoea; Loaʻa iā ia kekahi ikaika koke a me ke ahonui, ka hana luhi wela a me ke coefficient hoʻonui haʻahaʻa; Loaʻa iā ia ka plasticity a me ka hiki ke hoʻopili ʻia e hōʻoia i ka hana ʻana, ka hoʻokumu ʻana a me ka hoʻopili ʻana; Loaʻa iā ia ke kūpaʻa hoʻonohonoho maikaʻi ma lalo o ke kaʻina hana wela e hōʻoia i ka hana hilinaʻi i loko o ke ola lawelawe.
a. MA956 alloy porous laminate
I ke kahua mua, ua hana ʻia ka laminate porous me ka pepa alloy HS-188 ma o ka hoʻopili ʻana i ka diffusion ma hope o ke kiʻi ʻana, ka ʻoki ʻia ʻana, ke kaha ʻia ʻana a me ke kuʻi ʻia ʻana. Hiki ke hana ʻia ka papa o loko i loko o kahi kahawai hoʻoluʻu kūpono e like me nā koi hoʻolālā. Pono wale kēia hoʻoluʻu ʻana i 30% o ke kinoea hoʻoluʻu o ka hoʻoluʻu ʻana o ka kiʻiʻoniʻoni kuʻuna, hiki ke hoʻomaikaʻi i ka pono o ke kaʻina hana thermal o ka mīkini, e hōʻemi i ka hiki ke lawe wela maoli o ka mea keʻena kuni, e hōʻemi i ke kaumaha, a hoʻonui i ka lakio thrust-weight. I kēia manawa, pono nō e uhaʻi i ka ʻenehana koʻikoʻi ma mua o ka hoʻohana pono ʻana. ʻO ka laminate porous i hana ʻia me MA956 he hanauna hou o nā mea keʻena kuni i hoʻolauna ʻia e ʻAmelika Hui Pū ʻIa, hiki ke hoʻohana ʻia ma 1300 ℃.
b. Hoʻohana ʻia nā mea hoʻohuihui seramika i loko o ke keʻena kuni
Ua hoʻomaka ʻo ʻAmelika Hui Pū ʻIa e hōʻoia i ka hiki ke hoʻohana i nā keramika no nā turbine kinoea mai ka makahiki 1971. I ka makahiki 1983, ua hoʻokumu kekahi mau hui i komo i ka hoʻomohala ʻana i nā mea holomua ma ʻAmelika Hui Pū ʻIa i kahi ʻano o nā hōʻailona hana no nā turbine kinoea i hoʻohana ʻia i nā mokulele holomua. ʻO kēia mau hōʻailona: hoʻonui i ka mahana komo turbine i 2200 ℃; Hana ma lalo o ke kūlana kuni o ka helu kemika; E hōʻemi i ka nui i hoʻopili ʻia i kēia mau ʻāpana mai 8g/cm3 a i 5g/cm3; Hoʻōki i ka hoʻoluʻu ʻana o nā ʻāpana. I mea e hoʻokō ai i kēia mau koi, ʻo nā mea i aʻo ʻia e pili ana i ka graphite, ka matrix metala, nā composites matrix ceramic a me nā hui intermetallic me ka hoʻohui ʻana i nā keramika hoʻokahi-phase. Loaʻa i nā composites matrix ceramic (CMC) nā pono penei:
ʻOi aku ka liʻiliʻi o ke koina hoʻonui o ka mea seramika ma mua o ka nickel-based alloy, a maʻalahi ka ʻili ʻana o ka uhi. ʻO ka hana ʻana i nā composites seramika me ka metala felt waena hiki ke lanakila i ka hemahema o ka flaking, ʻo ia ke kuhikuhi hoʻomohala o nā mea keʻena kuni. Hiki ke hoʻohana ʻia kēia mea me ka ea hoʻoluʻu 10% - 20%, a ʻo ka mahana o ka insulation hope metala ma kahi o 800 ℃ wale nō, a ʻoi aku ka haʻahaʻa o ka mahana lawe wela ma mua o ka hoʻoluʻu divergent a me ka hoʻoluʻu kiʻiʻoniʻoni. Hoʻohana ʻia ka tile pale uhi keramika superalloy B1900+ i loko o ka ʻenekini V2500, a ʻo ke kuhikuhi hoʻomohala e hoʻololi i ka tile B1900 (me ka uhi keramika) me ka composite SiC-based a i ʻole anti-oxidation C/C composite. ʻO ka composite matrix seramika ka mea hoʻomohala o ke keʻena kuni ʻenekini me ka lakio kaumaha thrust o 15-20, a ʻo kona mahana lawelawe he 1538 ℃ - 1650 ℃. Hoʻohana ʻia no ka ʻōmole lapalapa, ka paia lana a me ka afterburner.
2. Mea hoʻohuihui wela kiʻekiʻe no ka turbine
ʻO ka pahi turbine aero-engine kekahi o nā ʻāpana e halihali ana i ka ukana mahana koʻikoʻi loa a me ke kaiapuni hana ʻino loa i loko o ka aero-engine. Pono ia e halihali i ke kaumaha nui a paʻakikī ma lalo o ke ana wela kiʻekiʻe, no laila ua paʻa loa nā koi mea. Ua māhele ʻia nā superalloys no nā pahi turbine aero-engine i:
a.High wela metala no ke alakaʻi
ʻO ka deflector kekahi o nā ʻāpana o ka mīkini turbine i hoʻopilikia nui ʻia e ka wela. Ke hana ʻia ka puhi ʻana i loko o ke keʻena puhi, nui ka ukana hoʻomehana o ka vane alakaʻi mua, ʻo ia ke kumu nui o ka hōʻino ʻana o ka vane alakaʻi. ʻOi aku ka mahana o kona lawelawe ma kahi o 100 ℃ ma mua o ka lau turbine. ʻO ka ʻokoʻa, ʻaʻole i kau ʻia nā ʻāpana static i ka ukana mechanical. ʻO ka maʻamau, maʻalahi ke hana i ke kaumaha wela, ka hoʻopilikia ʻana, ka haki luhi wela a me ke kuni kūloko i hoʻokumu ʻia e ka loli wikiwiki o ka mahana. Pono ka hui vane alakaʻi i kēia mau waiwai: ka ikaika wela kiʻekiʻe, ka hana kolo mau a me ka hana luhi wela maikaʻi, ke kū'ē kiʻekiʻe o ka oxidation a me ka hana corrosion wela, ke kū'ē i ke kaumaha wela a me ka haʻalulu, ka hiki ke kūlou i ka deformation, ka hana hoʻoheheʻe hana hoʻolei maikaʻi a me ka weldability, a me ka hana pale uhi.
I kēia manawa, ʻo ka hapa nui o nā ʻenekini holomua me ka lakio thrust/weight kiʻekiʻe e hoʻohana ana i nā pahi hollow cast, a ua koho ʻia nā superalloys nickel-based directional a me ka kristal hoʻokahi. ʻO ka ʻenekini me ka lakio thrust-weight kiʻekiʻe he mahana kiʻekiʻe o 1650 ℃ - 1930 ℃ a pono e pale ʻia e ka uhi insulation thermal. ʻOi aku ka mahana lawelawe o ka huila pahi ma lalo o nā kūlana hoʻoluʻu a me ka pale uhi ʻana ma mua o 1100 ℃, e hoʻolauna ana i nā koi hou a kiʻekiʻe no ke kumukūʻai o ka nui o ka mahana o ka mea pahi alakaʻi i ka wā e hiki mai ana.
b. Nā Superalloys no nā pahi turbine
ʻO nā pahi turbine nā ʻāpana wili wela nui o nā ʻenekini aero. ʻO ko lākou mahana hana he 50 ℃ - 100 ℃ haʻahaʻa ma mua o nā pahi alakaʻi. Hāpai lākou i ke kaumaha centrifugal nui, ke kaumaha haʻalulu, ke kaumaha wela, ka holoi ʻana o ka ea a me nā hopena ʻē aʻe i ka wā e wili ana, a maikaʻi ʻole nā kūlana hana. ʻOi aku ke ola lawelawe o nā ʻāpana wela o ka ʻenekini me ka lakio thrust/weight kiʻekiʻe ma mua o 2000h. No laila, pono i ka hui hui turbine ke kū'ē kiʻekiʻe i ka kolo a me ka ikaika haki i ka mahana lawelawe, nā waiwai piha wela kiʻekiʻe a me waena, e like me ka luhi pōʻaiapuni kiʻekiʻe a me ka haʻahaʻa, ka luhi anu a me ka wela, ka plasticity lawa a me ka paʻakikī hopena, a me ka notch sensitivity; Ke kū'ē kiʻekiʻe o ka oxidation a me ke kū'ē i ka corrosion; ʻO ka conductivity thermal maikaʻi a me ka coefficient haʻahaʻa o ka hoʻonui linear; Hana hana hoʻolei maikaʻi; Paʻa kūkulu lōʻihi, ʻaʻohe ua TCP phase i ka mahana lawelawe. Hele ka hui i hoʻopili ʻia ma o ʻehā mau pae; ʻO nā noi hui deformed e pili ana iā GH4033, GH4143, GH4118, etc. ʻO ka hoʻohana ʻana o ka mea hoʻoheheʻe kila e komo pū me K403, K417, K418, K405, ke gula paʻa i kuhikuhi ʻia DZ4, DZ22, ka mea hoʻohui kila kristal hoʻokahi DD3, DD8, PW1484, a pēlā aku. I kēia manawa, ua hoʻomohala ʻia i ke kolu o ka hanauna o nā mea hoʻohui kila kristal hoʻokahi. Hoʻohana ʻia ka mea hoʻohui kila kristal hoʻokahi DD3 a me DD8 o Kina i nā turbine, nā mīkini turbofan, nā helikopter a me nā mīkini moku o Kina.
3. Mea hoʻohuihui wela kiʻekiʻe no ka diski turbine
ʻO ka disk turbine ka ʻāpana bearing wili i hoʻokaumaha nui ʻia o ka ʻenekini turbine. ʻO ka mahana hana o ka flange huila o ka ʻenekini me ka lakio kaumaha thrust o 8 a me 10 e hiki i ka 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 wili maʻamau, hoʻokele ia i ka pahi e wili i ka wikiwiki kiʻekiʻe a hali i ka ikaika centrifugal kiʻekiʻe loa, ke kaumaha wela a me ke kaumaha haʻalulu. ʻO kēlā me kēia hoʻomaka a me ka hoʻōki he pōʻaiapuni, kikowaena huila. ʻO ka puʻu, ka lalo groove a me ka rim e hali i nā kaumaha composite like ʻole. Pono ka alloy e loaʻa ka ikaika hua kiʻekiʻe loa, ka paʻakikī hopena a me ka ʻike ʻole notch i ka mahana lawelawe; coefficient hoʻonui linear haʻahaʻa; Kekahi pale oxidation a me ka corrosion; Hana ʻoki maikaʻi.
4. ʻO ke kola nui o ka mokulele
Hoʻohana ʻia ka superalloy i loko o ka mīkini rocket wai ma ke ʻano he panela injector wahie o ke keʻena kuni i loko o ke keʻena thrust; kuʻekuʻe pamu turbine, flange, mea hoʻopaʻa hoe graphite, a pēlā aku. Hoʻohana ʻia ka alloy wela kiʻekiʻe i loko o ka mīkini rocket wai ma ke ʻano he panela injector keʻena wahie i loko o ke keʻena thrust; kuʻekuʻe pamu turbine, flange, mea hoʻopaʻa hoe graphite, a pēlā aku. Hoʻohana ʻia ʻo GH4169 ma ke ʻano he mea o ka rotor turbine, ke koʻokoʻo, ka lima koʻokoʻo, ka mea hoʻopaʻa a me nā ʻāpana bearings koʻikoʻi ʻē aʻe.
ʻO nā mea hana rotor turbine o ka mīkini rocket wai ʻAmelika e komo pū ana me ka paipu lawe, ka lau turbine a me ka disk. Hoʻohana nui ʻia ka GH1131 alloy ma Kina, a pili ka lau turbine i ka mahana hana. Pono e hoʻohana ʻia ʻo Inconel x, Alloy713c, Astroloy a me Mar-M246 i kēlā me kēia manawa; ʻO nā mea hana disc huila e komo pū ana me Inconel 718, Waspaloy, a pēlā aku. Hoʻohana nui ʻia nā turbine integral GH4169 a me GH4141, a hoʻohana ʻia ʻo GH2038A no ke koʻokoʻo mīkini.