1

A nikkel - alapú szuperfémek gyártása egy kifinomult, multi - lépés folyamat, amely kivételes magas - hőmérsékleti szilárdság, korrózióállóság és mikroszerkezeti stabilitás elérésére szolgál. A legfontosabb lépések általában a következőket tartalmazzák:

1. lépés: A nyersanyag -előkészítés és az olvadás

Nyersanyagválasztás: High-purity nickel (often >A 99,9% -os tiszta) az ötvöző elemek pontos mennyiségével, például a króm (oxidációs rezisztencia), az alumínium és a titán (a γ '-} ni₃al/ti csapadékok erősítéséhez, és olyan nyomelemek, mint a Tungstenum, Molibdenum vagy Rhenium (javításhoz) kombinálása kombinálódik. A szennyeződéseket (pl. Kén, oxigén) szigorúan szabályozták, mivel lebontják a mechanikai teljesítményt.

Olvasztó: Vákuum - alapú folyamatok dominálnak, hogy elkerüljék a levegő vagy az olvadt salakból származó szennyeződést. A gyakori módszerek a következők:

Vákuum indukciós olvadás (VIM): Elektromágneses indukciót használ a nyersanyagok olvadásához vákuumban - lezárt tégelyben, biztosítva az egységes összetételt és az alacsony szennyeződés szintet.

Vákuum ív újracserélése (var): Követi Vim; A VIM - ingot vákuumban elektródaként alakul ki, az olvadt fém sűrűbb, homogénebb ingerré alakul ki (kritikus a belső hibák, például a porozitás csökkentése érdekében).

2. lépés: Elsődleges formázás (ingot konverzió)

A megszilárdított rúdot úgy dolgozják fel, hogy a durva bontás, mint - öntött mikroszerkezetek, és javítsák a mechanikai tulajdonságokat:

Forró kovácsolás: A rostot magas hőmérsékletre melegítjük (általában 1000–1200 ° C, az olvadási pontja alatt), és a közel - net - forma alkatrészek (pl. Turbinaszemelő üres) című filmbe nyomják vagy kalapálják. Ez a lépés összehangolja a gabonaszerkezeteket és fokozza a rugalmasságot.

Forró gördülés/extrudálás: Hosszú, egyenletes formák (pl. Budak, lemezek vagy csövek) előállításához a rostot fűtött görgőkön keresztül gördítik, vagy nagy nyomás alatt egy szerszámon keresztül nyomják.

3. lépés: Hőkezelés (mikroszerkezeti hangolás)

A hőkezelés kritikus fontosságú a γ 'kicsapások kialakításához, amelyek a nikkel - alapú szuper- és a magas- hőmérsékleti szilárdságot adják:

Oldat -lágyítás: Az ötvözetet a γ 'solvus feletti hőmérsékletre melegítik (jellemzően 1100–1250 ° C), hogy az összes γ' fázist feloldják a nikkel -mátrixba, majd gyorsan lehűtjük (oltott), hogy csapdába ejtsék az ötvöző elemeket egy túlteljesített szilárd oldatban.

Öregedés (csapadékkeményítés): A leoltott ötvözetet alacsonyabb hőmérsékleten (700–900 ° C) melegítjük órákig. Ez lehetővé teszi a finom, egyenletesen eloszlású γ 'kialakulását a mátrix egész területén, ami jelentősen növeli az erőt anélkül, hogy feláldozná a rugalmasságot. Több öregedési ciklus használható az optimális teljesítményhez.

4. lépés: Másodlagos feldolgozás és befejezés

Megmunkálás: Nikkel - alapú szuperfémek rendkívül kemények és viselnek - rezisztensek, tehát a precíziós megmunkáláshoz speciális szerszámokra (pl. Kubikus bór -nitrid, CBN) és hűtőfolyadékok szükségesek. A végső méretek és a felület simaságának eléréséhez olyan folyamatokat használnak, mint a marás, a fordulás vagy az elektromos ürítés megmunkálása (EDM).

Fejlett gyártás (opcionális): Komplex alkatrészekhez (pl. Turbinapengék belső hűtőcsatornákkal), az adalékanyag -gyártási (3D nyomtatás) módszereket, például a szelektív lézer -olvasztást (SLM) vagy az elektronnyaláb -olvasztást (EBM) használják. Ezek a folyamatok a - alkatrészrétegét - réteget készítik a fémporból, lehetővé téve a bonyolult mintákat, miközben fenntartja az ötvözet teljesítményét.

Ellenőrzés és minőség -ellenőrzés: Non - Destruktív tesztelés (NDT) technikák -, például ultrahangos tesztelés (belső defektusokhoz), x - Ray Diffrakció (fázis elemzéshez) és a metallográfiai vizsgálathoz (az Airosp -ágazat vagy az Airospia -igényekhez).

2.Mi a legdrágább szuperötvözet

A "legdrágább szuperötvözet" címe nem rögzített (ez a nyersanyagáraktól, a gyártási bonyolultságtól és a - specifikus módosításoktól függ), derenium - nikkel - alapú szuper-széles körben elismerték a legdrágább kategóriaként.

A magas költségeik legfontosabb okai:

A renium (re) egy ultra - ritka, magas - költségelem: A rénium az egyik legritkább természetesen előforduló elem (bőség ~ 0,001 ppm a Föld kéregében), elsősorban a molibdén vagy a réz finomítás melléktermékeként.

Kritikus szerep a magas - teljesítményötvözetekben: Réniumot adunk hozzá (általában 3–6 tömeg%) a nikkel - alapú szuperfémekhez, hogy drasztikusan javítsák a kúszás ellenállását szélsőséges hőmérsékleten (1100–1200 ° C). Ez ezeket az ötvözeteket pótolhatatlanná teszi az Advanced Jet motorok legforróbb alkatrészeire (pl. Magas - nyomó turbinapengék katonai repülőgépekben vagy olyan kereskedelmi repülőgépekben, mint a Boeing 787).

Példa: Egyetlen - Crystal Nickel - alapú szuperfémek réniummal

Ötvözetek kedvelikCMSX-4(Cannon fejlesztése: - Muskegon) vagyPWA 1484(A Pratt & Whitney sugárhajtású motorokban használják) 3–6% réniumot tartalmaznak. Termelésük további költséges lépéseket igényel (pl. Egyetlen - kristályöntés, amely kiküszöböli a gabonahatárokat a kúszás ellenállás fokozása érdekében) és a szigorú minőség -ellenőrzés érdekében.

3. Mi a legolcsóbb szuperfém

A szuperötvözetek között,Iron - alapú szuperfémek(más néven "Iron - nikkel -szuperfémek") általában a legolcsóbb. A mérsékelt magas - hőmérsékleti teljesítményt egyensúlyozzák az alacsonyabb alapanyag -és gyártási költségekkel, mint a - alapú vagy kobalt - alapú alternatívákhoz képest.

Az alacsonyabb költségek legfontosabb okai:

Bőséges alapelemek. volfrám).

Egyszerűbb gyártás: Számos vas - alapú szuperfémek feldolgozhatók hagyományos acélgyártó vagy kovácsolási berendezésekkel (ellentétben a nikkel - alapú szuper-

Példa: Uncoloy 800 sorozat

AKupoloy 800/800H/800HTA család egy klasszikus példa az alacsony - költség -vas - alapú szuperfémekre. Összetételük általában ~ 30–35 tömeg% nikkel, ~ 19–23 tömeg% króm és egy kis mennyiségű alumínium/titán (erősítéshez), a vasat pedig a fennmaradó rész. A legfontosabb tulajdonságok közé tartozik a jó oxidációs ellenállás, akár ~ 900 ° C -ig és kompatibilitással a szokásos gyártási folyamatokkal.

Ezeket az ötvözeteket széles körben használják a közepes - hőmérsékleten, a nem - szélsőséges alkalmazások -, például hőcserélők az erőművekben, kémiai feldolgozó berendezések vagy kemencek alkatrészei -, ahol magas - költség nikkel - alapú szuperhall -alapú.

A nikkel - alapú szuperfémek útja

1