Huwa superalloy tat-titanju

1. X'jiddefinixxi superalloy?

SuperAlloys (imsejħa wkoll "High - ligi tat-temperatura") huma klassi definita sewwa ta 'materjali metalliċi inġinerijaspeċifikament biex iżżomm prestazzjoni mekkanika eċċezzjonali taħt sħana u stress estrem- Il-klassifikazzjoni tagħhom mhix arbitrarja imma marbuta ma 'tliet kriterji negozjabbli mhux-, li t-titanju u l-ligi tiegħu jonqsu milli jilħqu:

Għoli estrem - Stabbiltà tat-temperatura: SuperAlloys għandhom iżommu s-saħħa, ir-reżistenza tal-creep (reżistenza għad-deformazzjoni permanenti taħt it-tul - sħana / stress fit-tul), u reżistenza għall-ossidazzjoni / korrużjoni f'temperaturi'il fuq minn 650 grad (1200 grad F)- u ħafna drabi ferm ogħla (eż., 1000-1250 grad għal gradi avvanzati użati fix-xfafar tat-turbina tal-magna bil-ġett). Din hija l-karatteristika definittiva tagħhom: huma ddisinjati biex joperaw f'ambjenti fejn il-biċċa l-kbira tal-metalli jtaffu, jiddeformaw, jew jossidaw malajr.

Kompożizzjoni bbażata fuq in-nikil, il-kobalt, jew il-ħadid - sistemi tan-nikil: Superalloys mhumiex elementi waħedhom iżda ligi kumplessi mibnija madwar "metall bażi" ta 'nikil (l-iktar komuni), kobalt, jew ħadid - nikil. Jiddependu fuq żidiet preċiżi ta 'elementi ta' liga (eż., Aluminju, titanju, tungstenu, molibdenu, rhenium) biex jiffurmawHigh - Fażijiet ta 'Tisħiħ tat-Temperatura- bħalma huma l-fażi '- Ni₃ (al, ti) fin-nikil - superalloys ibbażati {- li jissakkru l-mikrostruttura fil-post u jipprevjenu t-trattab fis-sħana.

Immirat għas-sħana - Applikazzjonijiet intensivi: SuperAlloys huma skop - mibnija għal komponenti li joperaw fl-iktar partijiet sħan tas-sistemi: xfafar / kombusturi tat-turbina tal-magna bil-ġett, sezzjonijiet sħun tat-turbina tal-gass, żennuni tal-magna tar-rokit, u komponenti tal-qalba tar-reattur nukleari. Il-valur tagħhom jinsab biex jippermetti li dawn is-sistemi jiffunzjonaw b'mod affidabbli f'kundizzjonijiet termali li jeqirdu materjali oħra.

2. Propjetajiet tat-Titanju: Qawwi, iżda mhux "Super" f'temperaturi għoljin

Titanium huwa element tal-metalliku reżistenti,-} bi proprjetajiet ta 'inġinerija ta' valur - iżda dawn il-proprjetajiet huma ottimizzati għalModerat - ambjenti tat-temperatura, mhux is-sħana estrema li s-superallys huma ddisinjati biex jimmaniġġjaw. Il-limitazzjonijiet ewlenin tat-titanju (u l-ligi tiegħu) relattivi għas-superalloys jinkludu:

a. Prestazzjoni tat-temperatura: Limitu iebes taħt l-istandards tas-superalloy

Id-distakk l-iktar kritiku huwa l-inkapaċità tat-titanju li jżomm is-saħħa f'temperaturi 'l fuq minn ~ 550 grad (1020 grad F). Anke l-iktar sħana tagħha - ligi kummerċjali reżistenti - bħal ti - 6al -} 2SN-4ZR-2MO (liga tat-titanju "kważi-alpha" użata fil-kompressuri tal-magna tal-ajru) -Xitbita degradazzjoni sinifikanti tal-proprjetà 'l fuq mill-500-550

Is-saħħa tar-rendiment tagħhom u s-saħħa tat-tensjoni jaqgħu drastikament (eż., Ti - 6Al-4V, l-iktar liga komuni tat-titanju, titlef ~ 40% tas-saħħa tat-temperatura tal-kamra tagħha f'500 grad).

Ir-reżistenza għall-creep issir inadegwata: f'600 grad, anke taħt stress baxx, il-ligi tat-titanju se jiddeformaw b'mod permanenti maż-żmien - modalità ta 'falliment Superalloys huma espliċitament iddisinjati biex jiġu evitati.

Ir-riskju ta 'ossidazzjoni jiżdied:' il fuq minn 600 grad, it-titanju jifforma saff ta 'ossidu protettiv mhux - (b'differenza minn superalloys, li jiffurmaw stabbli, self - fejqan ta' skali ta 'ossidu f'1000 grad +).

Dan il-limitu tat-temperatura jfisser li titanju ma jistax jintuża fl-applikazzjonijiet intensivi tas-sħana - li jiddefinixxu każijiet ta 'użu ta' superalloy (eż., Xfafar tat-turbina tal-magna bil-ġett, li joperaw b'1000 grad +).

b. Mekkaniżmi ta 'Kompożizzjoni u Tisħiħ: L-ebda allinjament mas-Superalloys

Titanium huwa element kimiku waħdu (numru atomiku 22), mhux parti mill-nikil / kobalt / ħadid - sistemi bażi tan-nikil li jiffurmaw il-pedament tas-superalloys kollha. Il-ligi tagħha (eż., Ti-6al-4V, Ti-5al-2.5sn) jiddependu fuqMekkaniżmi ta 'tisħiħ differentili mhumiex effettivi f'temperaturi għoljin:

SuperAlloys jużawTwebbis tal-preċipitazzjoni(li jiffurmaw fażijiet ċkejkna, stabbli 'jew' 'li jimblokkaw il-moviment tad-diżlokazzjoni) uSolidu - Tisħiħ tas-soluzzjoni(Żieda ta 'elementi bħat-tungsten ma' "ebusija" tal-kannizzata tal-metall) - it-tnejn ottimizzati għall-istabbiltà tas-sħana.

Ligi tat-titanju, għall-kuntrarju, jiddependu fuqTwebbis tat-trasformazzjoni tal-fażi(tikkontrolla l-proporzjon ta 'u fażijiet permezz ta' trattament tas-sħana) u solidu limitat - tisħiħ tas-soluzzjoni. Dawn il-mekkaniżmi jinqasmu f'temperaturi għoljin, hekk kif il-fażijiet isiru instabbli u d-diżlokazzjonijiet jimxu liberament.

Ċ. Niches tal-Applikazzjoni: Temperatura Lightweight vs High -

Il-valur tat-titanju jinsab f'sett differenti ta 'saħħiet -Prestazzjoni ħafifa f'temperaturi moderati- li jikkumplimenta, aktar milli jikkoinċidi ma ', superalloys:

Ligi tat-titanju (eż., Ti - 6al-4V) għandhom densità ta '~ 4.5 g / cm³ (nofs dak ta' l-azzar, ~ 60% dak ta 'superalloys ibbażati fuq in-nikil) u excel f'applikazzjonijiet fejn tiffranka l-piż aktar minn reżistenza tas-sħana estrema: aircraft airframes, flad ta' rotor tal-ħelikopter, flad mediku (minħabba l-bijokompati ta 'proċess għar-reżistenza għall-korrużjoni fl-aċidi).

Superalloys, għall-kuntrarju, jintużaw fejn ir-reżistenza tas-sħana mhix - negozjabbli - anke jekk huma itqal. Pereżempju, il-kompressur tal-pressjoni baxx - tal-magna tal-ġett (li jopera fi 300-400 grad) jista 'juża titanju għall-iffrankar tal-piż, iżda l-għoli - Turbine tal-pressjoni (1000 grad +) se juża superalloy ibbażat fuq in-nickel - bħal CMSX - 4 (għal superalloy tal-kristall wieħed) għal superalloy.

info-446-444 info-445-443

info-445-443 info-441-444

3. Hemm xi ligi tat-titanju "Superalloy - bħal"?

Anki l-aktar ligi tat-titanju avvanzati (eż., Aluminidi tat-titanju intermetalliċi, jew ligi tial) ma jikkwalifikawx bħala superalloys. Ligi Tial (eż., Ti - 48Al-2CR-2NB) jistgħu joperaw f'temperaturi kemmxejn ogħla (~ 650-750 grad) minn ligi tat-titanju konvenzjonali u jintużaw fi xfafar tat-turbini bi pressjoni baxxa ta 'xi magni tal-ġett moderni (eż., GE9X). Madankollu:

It-temperatura massima tagħhom (750 grad) għadha taqa 'taħt il-limitu ta' 800 grad + għad-dħul - superalloys ta 'livell (eż., Inconel 718, li jaħdem sa 900 grad).

Huma m'għandhomx ir-reżistenza creep u l-istabbiltà ta 'ossidazzjoni ta' superalloys veri: Fi 800 grad, ligi tial juru creep rapidu, filwaqt li n-nikil - superalloys ibbażati bħal Waspaloy iżommu s-saħħa għal eluf ta 'sigħat f'dik it-temperatura.

Mhumiex parti mis-sistemi tan-nikil tan-nikil / tal-kobalt / tal-ħadid - li jiddefinixxu s-superalloys, u għalhekk huma kklassifikati bħala "intermetalliċi tat-titanju avvanzati" aktar milli superalloys.

Titanium is a high-performance metal with unique advantages (lightweight, corrosion resistance, biocompatibility), but it does not meet the technical criteria for superalloys. Superalloys are defined by their ability to perform at extreme temperatures (>650 grad) permezz ta 'nikil / kobalt / ħadid - Nickel - kompożizzjonijiet ibbażati u mekkaniżmi ta' tisħiħ speċjalizzati {- kapaċitajiet ta 'titanju u l-ligi tiegħu sempliċement m'għandhomx. Iż-żewġ materjali jservu rwoli distinti, mhux- li jikkoinċidu: titanju għal applikazzjonijiet ta 'temperatura ħafifa, moderati -, u superalloys għas-sħana - intensivi, għoljin {- ambjenti ta' stress.

Huwa titanju superalloy