Aliazhi me temperaturë të lartë quhet gjithashtu aliazh i qëndrueshmërisë së nxehtësisë. Sipas strukturës së matricës, materialet mund të ndahen në tre kategori: me bazë nikeli me bazë hekuri dhe me bazë kromi. Sipas mënyrës së prodhimit, mund të ndahet në superaliazh të deformuar dhe superaliazh të derdhur.
Është një lëndë e parë e domosdoshme në fushën e hapësirës ajrore. Është materiali kyç për pjesën me temperaturë të lartë të motorëve të prodhimit të hapësirës ajrore dhe aviacionit. Përdoret kryesisht për prodhimin e dhomës së djegies, tehut të turbinës, tehut udhëzues, kompresorit dhe diskut të turbinës, kutisë së turbinës dhe pjesëve të tjera. Gama e temperaturës së shërbimit është 600 ℃ - 1200 ℃. Stresi dhe kushtet mjedisore ndryshojnë me pjesët e përdorura. Ekzistojnë kërkesa strikte për vetitë mekanike, fizike dhe kimike të aliazhit. Është faktori vendimtar për performancën, besueshmërinë dhe jetëgjatësinë e motorit. Prandaj, superaliazhi është një nga projektet kryesore kërkimore në fushat e hapësirës ajrore dhe mbrojtjes kombëtare në vendet e zhvilluara.
Aplikimet kryesore të superaliazheve janë:
1. Aliazh me temperaturë të lartë për dhomën e djegies
Dhoma e djegies (e njohur edhe si tubi i flakës) i motorit të turbinës së aviacionit është një nga komponentët kryesorë të temperaturës së lartë. Meqenëse atomizimi i karburantit, përzierja e naftës dhe gazit dhe proceset e tjera kryhen në dhomën e djegies, temperatura maksimale në dhomën e djegies mund të arrijë 1500 ℃ - 2000 ℃, dhe temperatura e murit në dhomën e djegies mund të arrijë 1100 ℃. Në të njëjtën kohë, mbart gjithashtu stres termik dhe stres gazi. Shumica e motorëve me raport të lartë shtytje/peshë përdorin dhoma me djegie unazore, të cilat kanë gjatësi të shkurtër dhe kapacitet të lartë nxehtësie. Temperatura maksimale në dhomën e djegies arrin 2000 ℃, dhe temperatura e murit arrin 1150 ℃ pas filmit të gazit ose ftohjes me avull. Gradientët e mëdhenj të temperaturës midis pjesëve të ndryshme do të gjenerojnë stres termik, i cili do të rritet dhe do të bjerë ndjeshëm kur ndryshon gjendja e punës. Materiali do t'i nënshtrohet goditjes termike dhe ngarkesës së lodhjes termike, dhe do të ketë shtrembërime, çarje dhe defekte të tjera. Në përgjithësi, dhoma e djegies është prej aliazh fletësh dhe kërkesat teknike përmblidhen si më poshtë sipas kushteve të shërbimit të pjesëve specifike: ka rezistencë të caktuar oksidimi dhe rezistencë ndaj korrozionit të gazit në kushtet e përdorimit të aliazhit dhe gazit me temperaturë të lartë; Ka forcë të caktuar të menjëhershme dhe qëndrueshmërie, performancë të lodhjes termike dhe koeficient të ulët të zgjerimit; Ka mjaftueshëm plasticitet dhe aftësi saldimi për të siguruar përpunimin, formimin dhe lidhjen; Ka qëndrueshmëri të mirë organizative nën ciklin termik për të siguruar funksionim të besueshëm brenda jetës së shërbimit.
a. Llamina poroze nga aliazh MA956
Në fazën e hershme, petëzimi poroz u bë nga fleta e aliazhit HS-188 me lidhje difuzioni pasi u fotografua, u gdhend, u gdhend dhe u shpua. Shtresa e brendshme mund të bëhet një kanal ideal ftohës sipas kërkesave të projektimit. Kjo ftohje e strukturës ka nevojë vetëm për 30% të gazit ftohës të ftohjes tradicionale të filmit, i cili mund të përmirësojë efikasitetin e ciklit termik të motorit, të zvogëlojë kapacitetin aktual mbajtës të nxehtësisë së materialit të dhomës së djegies, të zvogëlojë peshën dhe të rrisë peshën e shtytjes. raporti. Aktualisht, është ende e nevojshme të depërtohet teknologjia kyçe përpara se të vihet në përdorim praktik. Laminati poroz i bërë nga MA956 është një gjeneratë e re e materialit të dhomës së djegies i prezantuar nga Shtetet e Bashkuara, i cili mund të përdoret në 1300 ℃.
b. Aplikimi i kompoziteve qeramike në dhomën e djegies
Shtetet e Bashkuara kanë filluar të verifikojnë fizibilitetin e përdorimit të qeramikës për turbinat me gaz që nga viti 1971. Në vitin 1983, disa grupe të angazhuara në zhvillimin e materialeve të avancuara në Shtetet e Bashkuara kanë formuluar një sërë treguesish të performancës për turbinat me gaz që përdoren në avionët e avancuar. Këta tregues janë: rritja e temperaturës së hyrjes së turbinës në 2200 ℃; Të operojë nën gjendjen e djegies së llogaritjes kimike; Ulni dendësinë e aplikuar në këto pjesë nga 8g/cm3 në 5g/cm3; Anuloni ftohjen e komponentëve. Për të përmbushur këto kërkesa, materialet e studiuara përfshijnë grafitin, matricën metalike, përbërjet e matricës qeramike dhe përbërjet ndërmetalike përveç qeramikës njëfazore. Kompozitat e matricës qeramike (CMC) kanë përparësitë e mëposhtme:
Koeficienti i zgjerimit të materialit qeramik është shumë më i vogël se ai i aliazhit të bazuar në nikel, dhe veshja është e lehtë për t'u hequr. Bërja e kompozitave qeramike me shami metalike të ndërmjetme mund të kapërcejë defektin e flakjes, që është drejtimi i zhvillimit të materialeve të dhomës së djegies. Ky material mund të përdoret me ajër ftohës 10% - 20%, dhe temperatura e izolimit të pasmë metalik është vetëm rreth 800 ℃, dhe temperatura e mbajtjes së nxehtësisë është shumë më e ulët se ajo e ftohjes divergjente dhe ftohjes së filmit. Pllaka mbrojtëse me veshje superaliazhi B1900+qeramike e derdhur përdoret në motorin V2500 dhe drejtimi i zhvillimit është zëvendësimi i pllakës B1900 (me veshje qeramike) me përbërje të përbërë me bazë SiC ose përbërje C/C kundër oksidimit. Kompoziti i matricës qeramike është materiali i zhvillimit të dhomës së djegies së motorit me një raport të peshës së shtytjes 15-20, dhe temperatura e tij e shërbimit është 1538 ℃ - 1650 ℃. Përdoret për tub flakë, mur lundrues dhe pas djegës.
2. Aliazh me temperaturë të lartë për turbinë
Tehu i turbinës së motorit aero është një nga komponentët që përballon ngarkesën më të rëndë të temperaturës dhe mjedisin më të keq të punës në motorin aero. Ai duhet të përballojë stres shumë të madh dhe kompleks në temperaturë të lartë, kështu që kërkesat për materiale janë shumë strikte. Superlidhjet për tehet e turbinave të motorit aero ndahen në:
a.Aliazh me temperaturë të lartë për udhëzues
Deflektori është një nga pjesët e motorit të turbinës që ndikohet më shumë nga nxehtësia. Kur ndodh djegie e pabarabartë në dhomën e djegies, ngarkesa ngrohëse e flotës udhëzuese të fazës së parë është e madhe, gjë që është arsyeja kryesore e dëmtimit të flotës udhëzuese. Temperatura e tij e shërbimit është rreth 100 ℃ më e lartë se ajo e tehut të turbinës. Dallimi është se pjesët statike nuk i nënshtrohen ngarkesës mekanike. Zakonisht, është e lehtë të shkaktohet stres termik, shtrembërim, çarje e lodhjes termike dhe djegie lokale të shkaktuar nga ndryshimi i shpejtë i temperaturës. Aliazhi i fletës udhëzuese duhet të ketë vetitë e mëposhtme: forcë të mjaftueshme në temperaturë të lartë, performancë të përhershme zvarritëse dhe performancë të mirë të lodhjes termike, rezistencë të lartë ndaj oksidimit dhe performancë ndaj korrozionit termik, rezistencë ndaj stresit termik dhe dridhjeve, aftësi deformimi në përkulje, performancë e mirë e formimit dhe saldimit të procesit të derdhjes, dhe performanca e mbrojtjes së veshjes.
Aktualisht, shumica e motorëve të avancuar me raport të lartë shtytje/peshë përdorin tehe të derdhura të zbrazëta dhe zgjidhen superaliazhe me bazë nikelit me drejtim dhe një kristal. Motori me raport të lartë shtytje-peshë ka një temperaturë të lartë prej 1650 ℃ - 1930 ℃ dhe duhet të mbrohet me veshje izoluese termike. Temperatura e shërbimit të aliazhit të tehut në kushtet e mbrojtjes së ftohjes dhe veshjes është më shumë se 1100 ℃, gjë që shtron kërkesa të reja dhe më të larta për koston e densitetit të temperaturës së materialit të tehut udhëzues në të ardhmen.
b. Superlidhjet për fletët e turbinave
Tehet e turbinës janë pjesët kryesore rrotulluese që mbajnë nxehtësi të motorëve aeroplanë. Temperatura e tyre e funksionimit është 50 ℃ - 100 ℃ më e ulët se tehet udhëzuese. Ato mbajnë stres të madh centrifugal, stres dridhjeje, stres termik, pastrim të rrjedhës së ajrit dhe efekte të tjera kur rrotullohen, dhe kushtet e punës janë të këqija. Jeta e shërbimit të komponentëve të nxehtësisë së motorit me raport të lartë shtytje/peshë është më shumë se 2000 orë. Prandaj, aliazhi i tehut të turbinës duhet të ketë rezistencë të lartë zvarritëse dhe forcë ndaj këputjes në temperaturën e shërbimit, veti të mira gjithëpërfshirëse të temperaturës së lartë dhe të mesme, të tilla si lodhja e ciklit të lartë dhe të ulët, lodhja e ftohtë dhe e nxehtë, plasticitet i mjaftueshëm dhe rezistencë ndaj goditjes, dhe ndjeshmëri në nivele; Rezistencë e lartë ndaj oksidimit dhe rezistencë ndaj korrozionit; Përçueshmëri e mirë termike dhe koeficient i ulët i zgjerimit linear; Performancë e mirë e procesit të derdhjes; Stabiliteti strukturor afatgjatë, pa reshje të fazës TCP në temperaturën e shërbimit. Lidhja e aplikuar kalon në katër faza; Aplikimet e aliazheve të deformuara përfshijnë GH4033, GH4143, GH4118, etj; Aplikimi i aliazhit të derdhjes përfshin K403, K417, K418, K405, ari i ngurtësuar në drejtim DZ4, DZ22, aliazh njëkristal DD3, DD8, PW1484, etj. Aktualisht, ai është zhvilluar në gjeneratën e tretë të lidhjeve me një kristal. Aliazhi me një kristal të Kinës DD3 dhe DD8 përdoren përkatësisht në turbinat, motorët me turbofan, helikopterët dhe motorët e anijeve të Kinës.
3. Aliazh me temperaturë të lartë për diskun e turbinës
Disku i turbinës është pjesa mbajtëse rrotulluese më e stresuar e motorit të turbinës. Temperatura e punës e fllanxhës së rrotave të motorit me raportin e peshës së shtytjes 8 dhe 10 arrin 650 ℃ dhe 750 ℃, dhe temperatura e qendrës së rrotave është rreth 300 ℃, me një ndryshim të madh të temperaturës. Gjatë rrotullimit normal, ai e shtyn tehun të rrotullohet me shpejtësi të lartë dhe mban forcën maksimale centrifugale, stresin termik dhe stresin e dridhjes. Çdo fillim dhe ndalim është një cikël, qendër rrote. Gryka, fundi i brazdës dhe buza mbajnë të gjitha strese të ndryshme të përbërë. Aliazhi kërkohet të ketë forcën më të lartë të rendimentit, qëndrueshmërinë ndaj ndikimit dhe pa ndjeshmëri në shkallë në temperaturën e shërbimit; Koeficienti i ulët i zgjerimit linear; Rezistencë e caktuar ndaj oksidimit dhe korrozionit; Performancë e mirë e prerjes.
4. Superaliazh i hapësirës ajrore
Superaliazhi në motorin e raketave të lëngët përdoret si paneli i injektimit të karburantit të dhomës së djegies në dhomën e shtytjes; Bërryli i pompës së turbinës, fllanxha, mbërthyes i timonit grafit, etj. Lidhja me temperaturë të lartë në motorin e raketave të lëngshme përdoret si panel injektori i dhomës së karburantit në dhomën e shtytjes; Bërryli i pompës së turbinës, fllanxha, mbërthyes i timonit grafit, etj. GH4169 përdoret si material i rotorit të turbinës, boshtit, mëngës së boshtit, fiksimit dhe pjesëve të tjera të rëndësishme mbajtëse.
Materialet e rotorit të turbinës së motorit amerikan të raketave të lëngshme përfshijnë kryesisht tubin e marrjes, tehun e turbinës dhe diskun. Lidhja GH1131 përdoret kryesisht në Kinë, dhe tehu i turbinës varet nga temperatura e punës. Inconel x, Alloy713c, Astroloy dhe Mar-M246 duhet të përdoren me radhë; Materialet e diskut të rrotave përfshijnë Inconel 718, Waspaloy, etj. Më së shumti përdoren turbinat integrale GH4169 dhe GH4141, dhe GH2038A përdoret për boshtin e motorit.