Superalloy (imsejjaħ ukoll bħala liga ta 'prestazzjoni għolja -) hija klassi ta' materjali metalliċi avvanzati inġinerija biex iżommu l-proprjetajiet mekkaniċi eċċezzjonali - bħal saħħa għolja, reżistenza tal-creep, reżistenza għall-għeja, reżistenza għall-għeja, u ebusija {- anke taħt kundizzjonijiet operattivi estremi, inklużi kundizzjonijiet ta 'operazzjoni estremi, inklużi temperaturi elevati (ħafna drabi li taqbeż il-540 grad / 1000. Ambjenti korrużivi jew ossidattivi. B'differenza mill-ligi konvenzjonali, is-superalloys huma ddisinjati biex iżommu l-integrità strutturali u l-istabbiltà tal-prestazzjoni f'applikazzjonijiet eżiġenti fejn il-metalli standard jiddegradaw jew ifallu.
Il-karatteristiċi ewlenin li jiddefinixxu s-superalloys jinkludu:
Għoli eċċellenti - Qawwa tat-temperatura (tirreżisti d-deformazzjoni taħt sħana u tagħbija sostnuta).
Reżistenza superjuri tal-creep (timminimizza d-deformazzjoni permanenti fuq perjodi twal f'temperaturi għoljin).
Reżistenza qawwija għall-korrużjoni, l-ossidazzjoni, u l-għeja termali (qsim ikkawżat minn ċikli ripetuti ta 'tisħin / tkessiħ).
Kompatibilità ma 'proċessi kumplessi ta' manifattura (eż., Ikkastjar, forġa, manifattura ta 'addittivi) biex jiffurmaw komponenti kkomplikati.
Tipi komuni ta 'superalloys jinkludu Nickel - ibbażat, kobalt - ibbażat, u varjanti bbażati fuq il-ħadid -, b'applikazzjonijiet li jkopru l-aerospace (xfafar tat-turbini, komponenti tat-turbina, komponenti tal-magna), ġenerazzjoni ta' enerġija (partijiet tat-turbina tal-gass), proċessar kimiku (għoli - Reactors tat-temperatura), u devetti mediċi (impjanti u saħħa).
Id-determinazzjoni tas-superalloy "l-aktar diffiċli" hija l-kuntest - dipendenti, għax l-ebusija tvarja magħhatrattament tas-sħana, Modifiki mikrostrutturali(eż., twebbis tal-preċipitazzjoni, irfinar tal-qamħ), umetodu ta 'kejl(eż., Rockwell C [HRC], Vickers [HV]). Madankollu, diversi familji ta 'superalloy u gradi speċifiċi jispikkaw għal ebusija eċċezzjonali, ħafna drabi bilanċjata ma' proprjetajiet kritiċi oħra (eż., High - stabbiltà tat-temperatura):
Preċipitazzjoni - Nickel imwebbes - Superalloys ibbażati
Ċerti superalloys ibbażati fuq in-nikil-, meta ottimizzati permezz ta 'trattament tas-sħana, juru ebusija għolja ħafna. Pereżempju:
Inconel 718 (UNS N07718): Fl-istat kompletament ta 'età tiegħu (eż., Soluzzjoni - trattata f'980 grad, imbagħad doppju - ta' età ta '720 grad u 620 grad), tilħaq ebusija ta' ~ 38-42 hrc (ebusija Vickers ~ 370-410 HV). L-ebusija tagħha toriġina mill-formazzjoni ta '' '(Gamma Double Prime, Ni₃nb) u' (Gamma Prime, Ni₃al, Ti) preċipitati, li jimblokkaw il-moviment tad-diżlokazzjoni.
Waspaloy (UNS N07001): Qawwa ta 'l-ogħla livell, jikseb ~ 35-38 HRC (HV ~ 340-370), b' 'Preċipitates isuq l-ebusija tagħha u l-qawwa tat-temperatura għolja -.
Kobalt - Superalloys ibbażati
Kobalt - Superalloys ibbażati joħorġu ebusija sinifikanti mill-fażijiet tal-karbur (eż., Cr₃c₂, wc) imxerrda fil-matriċi tagħhom, itejbu l-ilbies u r-reżistenza għall-brix - kritika għal livell għoli - Wear, għoli {{5} Applikazzjonijiet tat-temperatura:
Stellite 6 (UNS R30006): Kobalt klassiku - Chromium - tungsten superalloy, għandu ebusija tipika ta '~ 39-44 hrc (hv ~ ~ 380-430) fl-AS {- kast jew stat maħdum. Il-preżenza ta 'karburi tat-tungstenu (WC) u karburi tal-kromju tagħmilha estremament tilbes - reżistenti, użata fis-sedili tal-valv, għodod tal-qtugħ, u siġilli tat-turbina.
Haynes 188 (UNS R30188): Kobalt - Nickel - Superalloy tal-kromju bit-tungsten miżjud, huwa jilħaq ~ 32-36 HRC (HV ~ 320-350) meta jibbilanċja l-ebusija b'reżistenza ta 'ossidazzjoni sa 1149 grad sa 1149 grad (2100 grad F).
Iron - preċipitazzjoni bbażata - superalloys imwebbes
Filwaqt li ġeneralment inqas iebsa minn nikil / kobalt - kontropartijiet ibbażati, xi ħadid - Superalloys ibbażati joffru ebusija notevoli għal użi speċifiċi:
17-4PH (UNS S17400)Bħala preċipitazzjoni martensitika - azzar li ma jissaddadx imwebbes (ħafna drabi kklassifikat bħala superalloy għal servizz ta 'temperatura għoli -), l-istat ta' età H900 tiegħu jikseb ~ 38-44 hrc (HV ~ ~ 360-410) {{7-}} Nickel - gradi bbażati.
Huwa importanti li wieħed jinnota li "ebusija" waħedha rarament hija l-uniku kriterju għall-għażla tas-superalloy; L-applikazzjonijiet tipikament jeħtieġu kummerċ - mitfi bejn ebusija, għolja - saħħa tat-temperatura, duttilità, u reżistenza għall-korrużjoni. Pereżempju, superalloy b'ultra {{3} ebusija għolja jista 'jkun nieqes mir-reżistenza creep meħtieġa għal xfafar tat-turbini tal-gass.
Il-konduttività termali tan-nikil - superalloys ibbażati hija relattivament baxxa meta mqabbla ma 'metalli konvenzjonali (eż., Aluminju, ram) u tvarja ma'Kompożizzjoni kimika(speċjalment il-kontenut ta 'elementi ta' liga bħal kromju, aluminju, titanju, u molibdenu),temperatura, umikrostruttura(eż., Daqs tal-qamħ, fażijiet tal-preċipitat). Hawn taħt hawn tqassim tad-dettalji ewlenin:
F'temperatura tal-kamra (25 grad / 77 grad F), il-konduttività termali tal-biċċa l-kbira tan-nikil - superalloys ibbażati10–25 W/(m·K)(Watts kull metru - Kelvin). Għal paragun, in-nikil pur għandu konduttività termali ta '~ 91 w / (m · k) f'temperatura tal-kamra - elementi tal-liga (miżjuda biex ittejjeb is-saħħa u r-reżistenza għall-korrużjoni) tnaqqas b'mod sinifikanti l-konduttività billi tifrex is-sħana - li jġorr fononi u elettroni.
Konduttività termali tan-nikil - superalloys ibbażatijiżdied ftit b'temperatura li qed tiżdied(sal-limiti tas-servizz tagħhom, ~ 800-1200 grad / 1472–2192 grad F). Dan għaliex, f'temperaturi ogħla, it-trasferiment tas-sħana medjat - isir aktar dominanti (elettron - trasferiment medjat, li huwa aktar effiċjenti f'temperaturi baxxi, huwa inqas affettwat mill-bidliet fit-temperatura). Pereżempju:
Inconel 718: ~ 11 w / (m · k) f'25 grad; ~ 18 w / (m · k) f'600 grad; ~ 25 w / (m · k) f'1000 grad.
Inconel 625: ~ 12 w / (m · k) f'25 grad; ~ 19 w / (m · k) f'600 grad; ~ 26 w / (m · k) f'1000 grad.
Cmsx - 4 (wieħed - superalloy ibbażat fuq in-nikil tal-kristall): ~ 10 w / (m · k) f'25 grad; ~ 16 w / (m · k) f'600 grad; ~ 22 w / (m · k) f'1000 grad.
Elementi tal-liga jinfluwenzaw bil-qawwa l-konduttività termali:
Kromju (CR): Miżjud għar-reżistenza għall-ossidazzjoni (tipikament 15-25% fil-piż); Tnaqqas il-konduttività billi tfixkel il-fluss tal-elettroni.
Aluminju (AL) u Titanium (TI): Ċavetta biex tifforma '(ni₃al, ti) tippreċipita (kritika għal għolja - saħħa tat-temperatura); Dawn l-elementi għandhom konduttività termali aktar baxxa minn nikil, u jkomplu jbaxxu l-konduttività ġenerali tal-liga.
Molibdenu (MO) u tungstenu (w): Miżjud biex ittejjeb ir-reżistenza tal-creep; Id-daqs atomiku kbir tagħhom ixxerred il-fononi, u jnaqqas il-konduttività.
Il-konduttività termali baxxa hija karatteristika mixtieqa għal ħafna applikazzjonijiet superalloy ibbażati fuq in-nikil-. Pereżempju, fi xfafar tat-turbini tal-gass, konduttività baxxa tgħin biex tiżola l-qalba tax-xafra mis-sħana estrema ta 'gassijiet ta' kombustjoni (~ 1400 grad / 2552 grad F), tnaqqas l-istress termali u testendi l-ħajja tal-komponenti. Bil-maqlub, f'applikazzjonijiet li jeħtieġu dissipazzjoni tas-sħana, din il-konduttività baxxa tista 'teħtieġ modifiki tad-disinn (eż., Kanali tat-tkessiħ) biex jipprevjenu sħana żejda.
