ما نوع السبائك التي تشير إليها سبائك النيكل ذات درجة الحرارة العالية؟

ما نوع السبائك التي تشير إليها سبائك النيكل ذات درجة الحرارة العالية؟

تشير السبائك ذات درجة الحرارة العالية القائمة على النيكل إلى السبائك ذات درجة الحرارة العالية التي تستخدم النيكل كمصفوفة (المحتوى أكبر بشكل عام من 50٪) ولها قوة عالية ومقاومة جيدة للأكسدة والتآكل الغازي في حدود 650 إلى 1000 درجة. تم تطوير السبائك ذات درجة الحرارة العالية القائمة على النيكل (المشار إليها فيما يلي باسم السبائك القائمة على النيكل) في أواخر الثلاثينيات. أنتجت المملكة المتحدة لأول مرة سبيكة Nimonic 75 القائمة على النيكل (Ni-20Cr-0.4Ti) في عام 1941؛ من أجل تحسين قوة الزحف، تمت إضافة الألومنيوم لتطوير Nimonic 80 (Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al). كما طورت الولايات المتحدة في منتصف القرن العشرين، والاتحاد السوفييتي في أواخر الأربعينيات، والصين في منتصف القرن العشرين، سبائك قائمة على النيكل.

تشوه

تشير السبائك المشوهة ذات درجة الحرارة العالية إلى نوع من السبائك التي يمكن معالجتها بالتشوه الساخن والبارد، ولها نطاق درجة حرارة تشغيل يبلغ -253 ~ 1320 درجة، ولها خصائص ميكانيكية جيدة، ومؤشرات قوة وصلابة شاملة، ولها درجة حرارة عالية خصائص مضادة للأكسدة ومضادة للتآكل. وفقًا لعملية المعالجة الحرارية، يمكن تقسيمها إلى سبيكة معززة بالمحلول الصلب وسبائك معززة بالعمر.

1. سبيكة معززة بمحلول صلب

نطاق درجة حرارة التشغيل هو 900 ~ 1300 درجة، والحد الأقصى لدرجة الحرارة المضادة للأكسدة تصل إلى 1320 درجة. على سبيل المثال، سبيكة GH128 لديها قوة شد تبلغ 850MPa وقوة خضوع تبلغ 350MPa في درجة حرارة الغرفة؛ قوة شد 140MPa واستطالة 85% عند 1000 درجة؛ عمر متين يصل إلى 200 ساعة واستطالة بنسبة 40% عند 1000 درجة وضغط 30 ميجا باسكال. تُستخدم سبائك المحاليل الصلبة عمومًا في صناعة غرف احتراق محركات الطيران والفضاء والأغلفة والمكونات الأخرى.

2. سبيكة معززة للشيخوخة
تبلغ درجة حرارة التشغيل -253~950 درجة، ويتم استخدامها عمومًا لتصنيع الأجزاء الهيكلية مثل أقراص التوربينات والشفرات لمحركات الطيران والفضاء. تتمتع السبيكة المستخدمة في صنع أقراص التوربينات بدرجة حرارة تشغيل تبلغ -253~700 درجة ويلزم أن تتمتع بقوة جيدة لدرجات الحرارة العالية والمنخفضة ومقاومة للتعب. على سبيل المثال: تتمتع سبيكة GH4169 بأقصى قوة إنتاج تبلغ 1000 ميجا باسكال عند 650 درجة؛ يمكن أن تصل درجة حرارة السبائك لصنع الشفرات إلى 950 درجة. على سبيل المثال: تتمتع سبيكة GH220 بقوة شد تبلغ 490MPa عند 950 درجة وعمر افتراضي يزيد عن 40 ساعة عند 940 درجة و200MPa.
توفر السبائك الفائقة المشوهة أساسًا المطروقات الهيكلية، والكعك، والخواتم، والقضبان، والألواح، والأنابيب، والشرائط والأسلاك للصناعات الفضائية، والطيران، والطاقة النووية، والصناعات المدنية البترولية.

يصب

تشير السبائك المصبوبة ذات درجة الحرارة العالية إلى نوع من السبائك ذات درجة الحرارة العالية التي يمكن أو لا يمكن تشكيلها إلا عن طريق طرق الصب. ميزاته الرئيسية هي:

1. مع نطاق تكوين أوسع، نظرًا لعدم وجود حاجة للنظر في أداء معالجة التشوه، يمكن أن يركز تصميم السبيكة على تحسين أدائها. على سبيل المثال، بالنسبة للسبائك ذات درجة الحرارة العالية المعتمدة على النيكل، يمكن تعديل التركيبة بحيث يصل المحتوى إلى 60% أو أعلى، بحيث تظل السبيكة قادرة على الاحتفاظ بخصائص ممتازة عند درجات حرارة تصل إلى 85% من نقطة انصهار السبيكة .

2. لديها مجال تطبيق أوسع. نظرًا للمزايا الخاصة لطريقة الصب، يمكن تصميم وتصنيع مصبوبات السبائك ذات درجة الحرارة العالية ذات الشكل الصافي تقريبًا أو بدون هامش مع أي هيكل وشكل معقد وفقًا لاحتياجات استخدام الأجزاء.

وفقا لدرجة حرارة الخدمة لسبائك الصب، يمكن تقسيمها إلى الفئات الثلاث التالية:

الفئة 1: سبائك ذات درجة حرارة عالية مصبوبة بلورية متساوية المحاور تستخدم عند درجة -253~650 درجة. تتمتع هذه السبائك بخصائص شاملة جيدة في نطاق واسع من درجات الحرارة، خاصة عند درجات الحرارة المنخفضة، ويمكنها الحفاظ على القوة واللدونة دون تدهور. على سبيل المثال، سبيكة K4169، والتي تستخدم بكميات كبيرة في محركات الطيران والفضاء، لديها قوة شد تبلغ 1000 ميجا باسكال عند 650 درجة، وقوة خضوع تبلغ 850 ميجا باسكال، ولدونة شد تبلغ 15٪؛ عمر التحمل تحت ضغط 620MPa عند 650 درجة هو 200 ساعة. وقد تم استخدامه لصنع أغلفة الناشر في محركات الطيران والأجزاء الهيكلية المعقدة لمختلف المضخات في محركات الفضاء.

الفئة 2: سبائك كريستالية متساوية المحور ذات درجة حرارة عالية تستخدم من 650 إلى 950 درجة. تتميز هذه السبائك بخصائص ميكانيكية عالية ومقاومة للتآكل الساخن عند درجات الحرارة العالية. على سبيل المثال، تتمتع سبيكة K419 بقوة شد أكبر من 700MPa وليونة شد أكبر من 6% عند 950 درجة؛ عند 950 درجة، الحد الأقصى للقوة لمدة 200 ساعة أكبر من 230MPa. هذا النوع من السبائك مناسب للاستخدام كشفرات توربينات محركات الطائرات، ودوارات التوجيه، وتوربينات مصبوبة بشكل متكامل.

الفئة الثالثة: البلورات العمودية المتصلبة اتجاهياً والسبائك الفائقة البلورية المستخدمة عند 950 إلى 1100 درجة. تتمتع هذه السبائك بخصائص شاملة ممتازة، ومقاومة للأكسدة، ومقاومة للتآكل الساخن في نطاق درجات الحرارة هذا. على سبيل المثال، سبيكة DD402 البلورية المفردة تتمتع بعمر تشغيلي يصل إلى أكثر من 100 ساعة تحت ضغط يصل إلى 1100 درجة و130MPa. هذه هي مادة شفرات التوربينات الأكثر سخونة المستخدمة في الصين وهي مناسبة لصنع شفرات توربينات المرحلة الأولى للمحركات الجديدة عالية الأداء.

مع التحسين المستمر لتكنولوجيا الصب الدقيق، تظهر أيضًا عمليات خاصة جديدة باستمرار. لقد أدت تكنولوجيا صب الحبيبات الدقيقة، وتقنية التصلب الاتجاهي، وتقنية CA للأجزاء الهيكلية المعقدة ذات الجدران الرقيقة إلى تحسين مستوى صب السبائك ذات درجة الحرارة العالية بشكل كبير واستمر نطاق تطبيقها في الزيادة.