Mis on kõrge temperatuurisulamid?
Kõrgtemperatuuriga sulam on raua-, nikli- ja koobaltielementidel põhinev sulam. See on metallmaterjal, mis võib töötada pikka aega kõrgetel temperatuuridel üle 600 kraadi ja teatud stressi all; Sellel on head kõikehõlmavad omadused, näiteks kõrge temperatuuri tugevus, oksüdatsiooniresistentsus, korrosioonikindlus, väsimusele jõudlus, luumurdude tugevus jne. Kõrgtemperatuuriga sulam on üks austeniidi struktuur, millel on hea stabiilsus ja usaldusväärsus erinevatel temperatuuridel. Ülaltoodud jõudluse omaduste ja suure sisuga sulami põhjal nimetatakse seda ka "kõrgtemperatuuriga sulamiks". Seda kasutatakse laialdaselt lennunduse, kosmose, nafta, keemiatööstuses ja muudes põldudes ning see on oluline materjal laevade jaoks.
Kõrgtemperatuuriliste sulamite klassifikatsioon
Elemendi tüüp, sulami tugevdamise tüüp, materjali moodustamise meetod.
Maatriksielementide kohaselt jagunevad kõrgtemperatuurilised sulamid rauapõhisteks, niklipõhisteks ja koobaltipõhisteks kõrgtemperatuuride sulamiteks. Rauapõhiste kõrgtemperatuuride sulamite töötemperatuur võib üldiselt jõuda ainult 750 ~ 780 kraadi. Kõrgematel temperatuuridel kasutatavate kuumakindlate osade jaoks kasutatakse niklipõhiseid ja tulekindlaid metallipõhiseid sulameid. Niklipõhised kõrgtemperatuurilised sulamid hõivavad eriti olulise positsiooni kogu kõrgtemperatuuriga sulamite valdkonnas ja neid kasutatakse laialdaselt lennundusjugamootorite tootmisel ja erinevate tööstuslike gaasiturbiinide kuumimas osas.
Klassifikatsioon maatriksi elemendi tüübi järgi
▪ FE-NI-CR/ FE-CR-MN kõrge temperatuurisulam
Rauapõhist kõrge temperatuuriga sulamit võib nimetada ka kuumuskindlaks sulamist teraseks, mis moodustatakse väikese koguse legeerivate elementide, näiteks Ni ja CR lisamisega. Kuumakindla sulami terase võib jagada martensiitide, austeniitiliste, pärlmusarnatiste ja ferriitiliste kuumakindlateks terasteks vastavalt selle normaliseerimisnõuetele.
▪ Niklipõhine kõrge temperatuuriga sulam
Niklipõhise kõrge temperatuuriga sulami niklisisaldus on 50% või rohkem ning tahke lahuse ja vananeva töötlemise abil saab selle roomata vastupidavust, survetugevust ja saagikust märkimisväärselt parandada. Praegu ületab niklipõhise kõrge temperatuuriga sulami rakendusvahemik rauapõhiseid ja koobaltipõhiseid kõrge temperatuuriga sulameid. Paljud turbiinimootorid, isegi turboülelaadurite põlemiskambrid ja põlemiskambrid on valmistatud niklipõhistest sulamitest.
▪ Koobaltil põhinev kõrge temperatuuriga sulam
Koobaltipõhise kõrge temperatuuriga sulami koostis on umbes 60%ja selliste elementide nagu CR ja Ni lisamine võib parandada selle soojustakistust. Ehkki seda tüüpi kõrge temperatuuriga sulamil on hea soojustakistus, on koobalt saagis madal ja töötlemine on keeruline. Tavaliselt kasutatakse seda kõrgete temperatuuride (600 ~ 1000 kraadi) ja äärmiselt keerukate stressikeskkondadega, näiteks töötavate labade, turbiini ketaste, põlemiskambrite ja õhusõidukite mootorite kuuma otsaga osade valmistamiseks. Parema soojustakistuse saamiseks lisatakse ettevalmistusprotsessi käigus sellised elemendid nagu W, MO, Ti, Al ja CO, et tagada selle suurepärane soojuskindlus ja väsimuskindlus.
Klassifikatsioon sulami tugevdamise tüübi järgi
Vastavalt sulami tugevdava tüübile saab kõrge temperatuuriga sulamid jagada tahke lahuse, tugevdades kõrge temperatuuriga sulameid ja vananemise sademeid tugevdades kõrge temperatuuriga sulameid.
▪ Tahke lahus tugevdades kõrge temperatuurisulami
Tahke lahus, mis tugevdab kõrge temperatuuriga sulamit, viitab teatud legeerivate elementide lisamisele raua-, nikli- või koobaltipõhistele kõrgete temperatuuride sulamitele, moodustades ühefaasilise austeniidi struktuuri. Lahustatud aatomid moonutavad tahke lahuse maatriksi võre, suurendavad tahke lahuse libisemiskindlust ja tugevdavad seda. Teatud lahustunud aatomid võivad vähendada sulamisüsteemi delaminatsiooni energiat, suurendada nihestuste lagunemise kalduvust ja muuta külgmise libisemise keeruliseks.
▪ Vananenud sademete tugevdamine kõrge temperatuuriga sulamit
Nn vananemise sademete tugevdamine viitab kuumtöötluse protsessile, kus sulami toorikut töötletakse tahke lahuse ja seejärel külma plastilise deformatsiooniga, et säilitada selle jõudlus kõrgemal temperatuuril või toatemperatuuril. Näiteks on Inconeli 718 sulami maksimaalne voolavus 650 kraadi juures 1 000 MPA ja sulami saab valmistada 950 kraadi juures.
Klassifikatsioon materiaalse moodustamismeetodi abil
Materjali moodustamismeetodi kohaselt jaguneb see valatud kõrge temperatuuriga sulamiteks (sealhulgas tavalised valamissulamid, üksikkristallisulamid, suunasulamid jne), deformeerunud kõrge temperatuuriga sulamid ja pulbri metallugia kõrge temperatuurisulamid (sealhulgas tavalised pulbrimetallugia ja oksiidide tugevdatud kõrgtemperatuuri sulamid).
Suurepärase tervikliku jõudlusega kasutatakse lennunduse ja energia valdkondades laialdaselt kõrgtemperatuurilisi sulameid ning need on muutunud lennundusmootorite kuumaotstarbeliste komponentide asendamatuks võtmematerjaliks ning selle kasutamine moodustab 40% ~ 60% kogu mootorist. Võttes näitena Inconel 718 sulamit, on see kõige laialdasemalt kasutatav klass, mida kasutatakse peamiselt peamiste osade, näiteks poltide, kompressorite, tiiviku ja õlikatte jaoks. Lisaks kasutatakse seda ka korpuste, rõngaste, järelpõletajate ja pihustide jaoks. Söeküttega elektrijaamade kõrge parameetrilise ultrakriitilise jõukatelde ülevõtjad ja taaskasutajad kasutavad kõrge temperatuuriga sulamistorusid, millel on hea roomata vastupidavus ja suurepärane korrosioonikindlus. Turbiini labad ja gaasiküttel töötavate elektrijaamade, tuumaenergia soojustoru aurugeneraatorite jne.
