Жаркожаропрочні сплави є основними матеріалами, які використовуються в аерокосмічному обладнанні.
Склад жароміцних сплавів
На основі заліза, нікелю, кобальту створюють жароміцні сплави. Іншими основними елементами є хром, алюміній, титан, вольфрам, молібден тощо. Як першокласний металевий матеріал, вони можуть працювати при температурі вище 600 градусів і за певних умов напруги протягом тривалого часу. Вони мають високотемпературну міцність і стійкість. Він має численні переваги щодо окислення, стійкості до гарячої корозії, втомлюваності, міцності на руйнування тощо.
Застосування жаропрочних сплавів
Жаркожаропрочні сплави широко використовуються в аерокосмічній, атомній енергетиці, автомобільній промисловості, газових турбінах, нафтохімії та інших галузях.
З точки зору глобальних сценаріїв застосування на ринку високотемпературних сплавів, аерокосмічна галузь вже давно посідає перше місце, на неї припадає понад 56% ринкового попиту, і в основному використовується у виробництві аерокосмічних двигунів і аерокосмічних кріплень.
Класифікація жаропрочних сплавів
1. За основними елементами жароміцні сплави поділяються на:
- Високотемпературні сплави на основі заліза: мають нижчі робочі температури, 600~850 градусів, і зазвичай використовуються в частинах двигунів з нижчими робочими температурами, таких як диски турбін, корпуси, вали та інші частини.
- Високотемпературні сплави на основі нікелю: мають найвищу робочу температуру, близько 1000 градусів, і широко використовуються у виробництві найгарячіших частин турбореактивних авіаційних двигунів і різних промислових газових турбін, таких як турбінні лопатки, направляючі лопатки, турбіни тощо .
- Високотемпературний сплав на основі кобальту: робоча температура становить близько 950 градусів. Має хорошу здатність до лиття та зварювання. В основному використовується як матеріал направляючого леза. Через низькі ресурси кобальту цей тип сплаву є дорогим.
2. За технологією виготовлення жароміцні сплави поділяються на:
- Деформований високотемпературний сплав: робоча температура становить 600-1000 градусів. Зазвичай використовується в дисках компресора та турбінних дисках двигунів. Має відносно низьку міцність і хорошу пластичність, термічну обробку і зварюваність.
- Ливарні суперсплави: можна розділити на три категорії: рівновісні кристалічні суперсплави, спрямовано затверділі стовпчасті кристалічні суперсплави та монокристалічні суперсплави.
1) Рівноосьовий суперсплав: Робоча температура становить 1000 градусів, використовуються традиційні методи лиття по виплавляним моделям, з відносно низькою температурною здатністю. В основному використовується в задніх лопатях механічних турбін низького тиску. Має широку сферу застосування і становить 0% від усіх виливків. 60-70% компонентів, але додатковий прибуток продукту низький.
2) Направлено затверділий циліндричний суперсплав: робоча температура становить 1000-1100 градусів. Він виготовлений за технологією спрямованого затвердіння і має відносно високу температурну здатність. Він в основному використовується в робочих лопатках перших кількох ступенів турбін низького тиску, а також першої та другої ступенів турбін високого тиску в деяких двигунах. Лопаті ротора класу 1, сфера застосування обмежена лопатями ротора, а додатковий прибуток продукту високий.
3) Монокристалічний високотемпературний сплав: з робочою температурою 1200 градусів, виготовлений із застосуванням технології спрямованого затвердіння та виділення кристалів, з найвищою температурною здатністю. Він в основному використовується в лопатках коліс високого тиску сучасних двигунів і перших двох ступенях лопаток турбін низького тиску. Сфера застосування обмежена робочими лезами. Продукти Найбільший додатковий прибуток.
- Нові високотемпературні сплави: відноситься до високотемпературних сплавів, виготовлених за допомогою нових виробничих процесів, головним чином включаючи порошкові високотемпературні сплави та дисперсійно зміцнені високотемпературні сплави (ODS).
1) Порошковий високотемпературний сплав: температура використання становить 1100 градусів. Високотемпературний сплав розпилюють у порошок, а потім гаряче ізостатичне пресування або гаряче ізостатичне пресування та кування використовують для виробництва виробів із високотемпературного сплаву. Має високий коефіцієнт використання металу і низьку вартість. Має низькотемпературні характеристики і відносно високу термостійкість. В даний час він в основному використовується в турбінних дисках і турбінних лопатках. Це чудовий матеріал для високотемпературних компонентів, таких як диски турбін, диски компресорів і перегородки турбін у двигунах з високим співвідношенням тяги до ваги.
2) Дисперсійно зміцнений високотемпературний сплав (ODS): з робочою температурою 1200 градусів, він виготовляється з використанням аналогічного процесу порошкової металургії та має високу температурну здатність. В основному використовується в жарових трубах, напрямних лопатках і лопатках турбін.
