1. Niken - như thế nào

Việc sản xuất niken - Superalloys dựa trên quá trình bước tinh vi, đa - được điều chỉnh để đạt được độ cao đặc biệt -, sức mạnh ăn mòn và ổn định vi cấu trúc. Các bước chính thường bao gồm:

Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu và tan chảy

Lựa chọn nguyên liệu thô: High-purity nickel (often >99,9% tinh khiết) được kết hợp với một lượng chính xác các yếu tố hợp kim, chẳng hạn như crom (đối với điện trở oxy hóa), nhôm và titan (để hình thành tăng cường '- Ni₃al/Ti kết tủa) và theo dõi các yếu tố như tăng cường, hoặc tăng cường Các tạp chất (ví dụ: lưu huỳnh, oxy) được kiểm soát nghiêm ngặt, vì chúng làm giảm hiệu suất cơ học.

Tan chảy: Vacuum - Các quá trình dựa trên chiếm ưu thế để tránh bị ô nhiễm từ không khí hoặc xỉ nóng chảy. Các phương pháp phổ biến bao gồm:

Cảm ứng chân không tan chảy (VIM): Sử dụng cảm ứng điện từ để làm tan chảy nguyên liệu thô trong chân không - niêm phong nồi nấu kim loại, đảm bảo thành phần đồng nhất và mức độ tạp chất thấp.

Remelting ARC NACUUM (VAR): Theo VIM; VIM - Thỏi được làm lại như một điện cực trong chân không, với kim loại nóng chảy hóa rắn thành thỏi dày đặc hơn, đồng nhất hơn (quan trọng để giảm các khuyết tật bên trong như độ xốp).

Bước 2: Hình thành chính (chuyển đổi thỏi)

Thôi hóa rắn được xử lý để phá vỡ thô như - Cấu trúc microstures và cải thiện các tính chất cơ học:

Rèn nóng: Thỏi được làm nóng đến nhiệt độ cao (thường là 1000 nhiệt1200 ° C, dưới điểm nóng chảy của nó) và nhấn hoặc đập vào gần - net - Các thành phần hình dạng (ví dụ, độ trống của đĩa tuabin) bằng cách sử dụng máy ép thủy lực. Bước này phù hợp với cấu trúc hạt và tăng cường độ dẻo.

Nóng lăn/đùn: Để tạo ra các hình dạng dài, đồng đều (ví dụ, thanh, tấm hoặc ống), thỏi được cuộn qua các con lăn nóng hoặc đẩy qua một khuôn dưới áp suất cao.

Bước 3: Điều trị nhiệt (điều chỉnh cấu trúc vi mô)

Xử lý nhiệt là rất quan trọng để phát triển các kết tủa γ tạo ra niken - Superalloy dựa trên sức mạnh nhiệt độ- của chúng: độ cao của chúng:

Giải pháp ủ: Hợp kim được làm nóng đến nhiệt độ trên γ 'solvus (thường là 1100 nhiệt1250 ° C) để hòa tan tất cả các pha γ' vào ma trận niken, sau đó được làm mát nhanh chóng (làm nguội) để bẫy các phần tử hợp kim trong dung dịch rắn siêu bão hòa.

Lão hóa (Lượng mưa cứng): Hợp kim được làm nóng được làm nóng đến nhiệt độ thấp hơn (700 nhiệt900 ° C) trong nhiều giờ đến vài ngày. Điều này cho phép các kết tủa γ 'phân phối đều hình thành trong toàn bộ ma trận, làm tăng đáng kể sức mạnh mà không làm giảm độ dẻo. Nhiều chu kỳ lão hóa có thể được sử dụng để thực hiện tối ưu.

Bước 4: Xử lý và hoàn thiện thứ cấp

Gia công: Niken - Superalloy dựa trên cực kỳ khó khăn và mặc - kháng, do đó gia công chính xác đòi hỏi các công cụ chuyên dụng (ví dụ, boron nitride khối, CBN) và chất làm mát. Các quy trình như phay, quay hoặc gia công phóng điện (EDM) được sử dụng để đạt được kích thước cuối cùng và độ mịn bề mặt.

Sản xuất nâng cao (tùy chọn): Đối với các thành phần phức tạp (ví dụ, lưỡi tuabin với các kênh làm mát bên trong), các phương pháp sản xuất phụ gia (in 3D) như tan chảy laser chọn lọc (SLM) hoặc nóng chảy chùm electron (EBM) ngày càng được sử dụng. Các quy trình này xây dựng lớp các bộ phận - bởi - lớp từ bột kim loại, cho phép các thiết kế phức tạp trong khi duy trì hiệu suất hợp kim.

Kiểm tra và kiểm soát chất lượng: Không - Kỹ thuật thử nghiệm phá hủy (NDT) yêu cầu).

2. Superalloy đắt nhất là gì

Tiêu đề của "Superalloy đắt nhất" không được cố định (nó phụ thuộc vào giá nguyên liệu thô, độ phức tạp sản xuất và ứng dụng - sửa đổi cụ thể), nhưngrhenium - chứa niken - Superalloys dựa trênđược công nhận rộng rãi là thể loại tốn kém nhất.

Lý do chính cho chi phí cao của họ:

Rhenium (re) là một Ultra - hiếm, cao - phần tử chi phí: Rhenium là một trong những yếu tố hiếm nhất tự nhiên (phong phú ~ 0,001 ppm trong lớp vỏ của Trái đất), chủ yếu được khai thác dưới dạng sản phẩm phụ của molypden hoặc tinh hóa đồng.

Vai trò quan trọng trong High - Hợp kim: Rhenium được thêm vào (thường là 3 %6 wt%) vào niken - dựa trên các superalloys để cải thiện đáng kể khả năng chống leo ở nhiệt độ khắc nghiệt (1100 nhiệt1200 ° C). Điều này làm cho các hợp kim này không thể thay thế cho các thành phần nóng nhất của động cơ phản lực tiên tiến (ví dụ: High - Lưỡi dao áp lực trong máy bay quân sự hoặc máy bay thương mại như Boeing 787).

Ví dụ: đơn - niken pha lê - Superalloys dựa trên rhenium

Hợp kim nhưCMSX-4(Được phát triển bởi Cannon - Muskegon) hoặcPWA 1484(được sử dụng trong động cơ máy bay phản lực Pratt & Whitney) chứa 3 Rhen Rhenium. Sản xuất của họ yêu cầu các bước tốn kém bổ sung (ví dụ, đơn - đúc pha lê, loại bỏ ranh giới hạt để tăng thêm khả năng chống leo) và kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt.

3. Superalloy giá rẻ nhất là gì

Trong số các siêu hợp chất,sắt - Superalloys dựa trên(còn được gọi là "Iron - Niken Superalloys") nói chung là giá cả phải chăng nhất. Chúng cân bằng mức độ trung bình cao - Hiệu suất nhiệt độ với nguyên liệu thô và chi phí sản xuất thấp hơn so với niken - dựa trên hoặc cobalt - Các lựa chọn thay thế dựa trên.

Lý do chính cho chi phí thấp hơn của họ:

Các yếu tố cơ sở phong phú: Sắt là một trong những yếu tố phong phú nhất trên trái đất (rẻ hơn nhiều so với niken hoặc coban) và sắt - dựa trên các superalloys thường chứa tỷ lệ phần trăm thấp hơn của các yếu tố đắt tiền (ví dụ, nội dung niken thường vonfram).

Sản xuất đơn giản hơn: Nhiều chất sắt - có thể được xử lý bằng cách sử dụng thiết bị sản xuất thép hoặc rèn thông thường (không giống như niken - dựa trên các superalloys, thường yêu cầu nóng chảy chân không hoặc đơn - pha lê), làm giảm độ phức tạp và chi phí sản xuất.

Ví dụ: Sê -ri Incoloy 800

CácIncoloy 800/800H/800HTGia đình là một ví dụ cổ điển về thấp - Chi phí sắt - Superalloy dựa trên. Thành phần của chúng thường bao gồm ~ 30 Niking35% niken, ~ 19 Ném23% crom% và một lượng nhỏ nhôm/titan (để tăng cường), với sắt tạo thành phần còn lại. Các đặc điểm chính bao gồm khả năng chống oxy hóa tốt lên tới ~ 900 ° C và khả năng tương thích với các quy trình sản xuất tiêu chuẩn.

Các hợp kim này được sử dụng rộng rãi ở giữa - Nhiệt độ, không - Các ứng dụng cực đoan - như trao đổi nhiệt trong các nhà máy điện, thiết bị xử lý hóa học hoặc các thành phần lò nick

Cách của niken - Superalloys dựa trên