Mae aloion tymheredd uchel, a elwir hefyd yn aloion neu uwch-aloi sy'n gallu gwrthsefyll gwres, yn ddosbarth o ddeunyddiau metel sy'n gallu gweithredu am dymor hir mewn amgylcheddau tymheredd uchel ac o dan bwysau penodol. Maent yn arddangos ymwrthedd ardderchog i ocsidiad tymheredd uchel a chorydiad poeth, yn ogystal â chryfder tymheredd uchel uwch, cryfder blinder, a chadernid torasgwrn ymgripiad. Defnyddir yr aloion hyn yn bennaf mewn peiriannau tyrbinau awyrofod, ynni a morol.
Dosbarthiad aloion tymheredd uchel
1. Yn ôl y deunydd matrics, gellir eu rhannu'n dri chategori: haearn, wedi'i seilio ar nicel, a chobalt.
(1) Mae aloion tymheredd uchel sy'n seiliedig ar haearn hefyd yn cael eu galw'n dduroedd aloi sy'n gwrthsefyll gwres. Gellir rhannu duroedd aloi sy'n gallu gwrthsefyll gwres yn dduroedd sy'n gwrthsefyll gwres martensite, austenite, pearlite, gwres ferrite, ac ati, yn unol â'u gofynion normaleiddio. Mae gan aloion tymheredd uchel sy'n seiliedig ar haearn dymheredd gweithredu cymharol isel (600 ~ 850 gradd ), ond mae eu priodweddau mecanyddol tymheredd canolig yn dda, sy'n cyfateb i neu'n well nag aloion tebyg sy'n seiliedig ar nicel. Yn ogystal, maent yn rhad ac yn hawdd i'w dadffurfio yn ystod gweithio poeth. Fe'u defnyddir yn gyffredinol mewn rhannau o'r injan â thymheredd gweithredu is, megis disgiau tyrbin, casinau a siafftiau.
(2) Aloeon tymheredd uchel sy'n seiliedig ar nicel sydd â'r tymheredd gweithredu uchaf (tua 1000 gradd) ac fe'u defnyddir yn helaeth wrth gynhyrchu'r rhannau poethaf o beiriannau jet hedfan a thyrbinau nwy diwydiannol amrywiol, megis llafnau tyrbin, vanes canllaw, tyrbinau, ac ati.
(3) Mae gan aloion tymheredd uchel sy'n seiliedig ar Cobalt gastadwyedd a weldadwyedd da a gellir eu defnyddio ar dymheredd uchel o 700 ~ 1050 gradd. Mae'n cynnwys cobalt yn bennaf, a'i gynrychiolydd nodweddiadol yw K610, sy'n cynnwys mwy na 58% o cobalt. Oherwydd y pris uchel a phrinder cobalt, anaml y caiff ei ddefnyddio gartref a thramor. Mae brandiau presennol yn cynnwys K640, K644, GH188, ac ati.
2. Yn ôl y broses baratoi, gellir ei rannu'n aloion tymheredd uchel wedi'u dadffurfio, aloion tymheredd uchel wedi'u castio, ac aloion tymheredd uchel powdr.
(1) Aloeon - tymheredd uchel anffurfiedig
Mae aloion tymheredd uchel anffurfiedig yn cyfeirio at aloion tymheredd uchel sy'n cael eu gwneud trwy brosesu ingotau oer a phoeth i wahanol broffiliau neu fylchau, ac yn olaf i mewn i rannau pen poeth. Yr allwedd yw y gall yr ingot aloi ffurfio. O'u cymharu ag aloion tymheredd uchel cast, mae gan aloion tymheredd uchel wedi'u dadffurfio lefel isel o aloi. Felly, mae'r pwynt toddi yn uwch, mae terfyn uchaf y tymheredd gweithio poeth yn uwch, mae'r tymheredd ail-grisialu aloi yn is, ac mae terfyn isaf y tymheredd gweithio poeth yn is. Felly, mae ystod gweithio poeth aloion tymheredd uchel anffurfiedig yn ehangach nag aloion tymheredd uchel cast. Yn ôl y gwahanol elfennau matrics, gellir rhannu aloion tymheredd uchel anffurfiedig yn aloion tymheredd uchel wedi'u dadffurfio'n seiliedig ar haearn, aloion tymheredd uchel anffurfiedig wedi'u seilio ar nicel, ac aloion tymheredd uchel wedi'u dadffurfio yn seiliedig ar cobalt.
(2) Castio aloion tymheredd uchel
Mae castio aloion tymheredd uchel yn broses sy'n bwrw'n uniongyrchol neu'n solidoli'n gyfeiriadol i rannau ar ôl ail-doddi'r ingotau aloi. Dechreuodd eu datblygiad yn y 1940au. Nid yw castio aloeon tymheredd uchel yn ystyried perfformiad anffurfio meithrin mwyach. Gellir defnyddio dulliau castio manwl gywir neu brosesau solidoli cyfeiriadol i gastio llafnau waliau tenau gwag gyda siapiau cymhleth a cheudodau mewnol dirwystr. Felly, mae cyfanswm yr elfennau mewn superalloys cast yn sylweddol uwch nag mewn superalloys anffurfiedig. Mae elfennau cryfhau datrysiad solet yn cynnwys Re a Ru, tra bod cynnwys y metel anhydrin W yn cynyddu (mewn rhai aloion, yn fwy na 10%). Mae dyodiad{11}}elfennau aloi cryfhau, yn ogystal ag Al a Ti, hefyd yn cynnwys Nb, Ta, Hf, a V.
Gellir dosbarthu uwch-aloiau cast trwy ddull solidoli yn dri chategori: uwch-aloi cast hafal, uwch-aloi colofnol wedi'i solidoli'n gyfeiriadol, ac uwch-aloi grisial sengl. Mae uwch-aloiau crisial sengl, math newydd o uwch-aloi, yn cael eu ffurfio trwy ddileu holl ffiniau grawn trwy galedu cyfeiriadol. Mae metelau yn cynnwys crisialau unigol, a dyna pam yr enw sengl-crisialog superalloy. Mae ffiniau grawn yn feysydd o fewn y metel lle mae afluniadau, diffygion ac amhureddau amrywiol yn cronni. Er eu bod yn gryfach ar dymheredd ystafell nag o fewn y grisial, maent yn agored i lithro ar dymheredd uchel. Pan fydd cryfder ffiniau grawn yn gostwng ar dymheredd uchel, mae cryfder y metel yn gostwng. Felly, mae dileu ffiniau grawn trwy galedu cyfeiriadol yn cynhyrchu uwch-aloiau crisial sengl gyda pherfformiad rhagorol. Ar hyn o bryd, mae bron pob injan uwch yn defnyddio llafnau tyrbin aloi crisial sengl neu asgell dywys.
(3) Aloeon - tymheredd uchel mewn powdr
Wrth i dymheredd gweithio aloion sy'n gwrthsefyll gwres ddod yn uwch ac yn uwch, mae nifer yr elfennau cryfhau yn yr aloion yn cynyddu, ac mae'r cyfansoddiad yn dod yn fwy cymhleth, gan arwain at rai aloion y gellir eu defnyddio yn y cyflwr cast yn unig ac ni ellir eu dadffurfio trwy weithio'n boeth. Yn ogystal, mae'r cynnydd mewn elfennau aloi yn achosi gwahanu cydrannau difrifol mewn aloion nicel ar ôl solidiad, gan arwain at strwythur a pherfformiad anwastad. Gall defnyddio technoleg meteleg powdr i gynhyrchu aloion tymheredd uchel ddatrys y problemau uchod. Oherwydd bod y gronynnau powdr yn fach a bod y cyflymder oeri wrth wneud powdr yn gyflym, mae'r gwahanu'n cael ei ddileu, ac mae eiddo gweithio poeth yn cael ei wella. Mae'r aloi y gellir ei gastio yn unig yn cael ei droi'n aloi tymheredd uchel y gellir ei weithio'n boeth, ac mae cryfder y cynnyrch a'r priodweddau blinder yn cael eu gwella. Mae aloion tymheredd uchel powdr wedi creu ffordd newydd o gynhyrchu aloion cryfder uwch. Defnyddir aloion tymheredd uchel powdr yn bennaf i gynhyrchu disgiau tyrbin ar gyfer peiriannau awyrennau uwch, ac fe'u defnyddir hefyd i gynhyrchu cydrannau pen uchel megis disgiau cywasgwr, siafftiau tyrbin, a bafflau tyrbinau ar gyfer peiriannau awyrennau uwch.
Ardaloedd cais aloion tymheredd uchel
1. Awyrofod
(1) Siambr hylosgi
Y siambr hylosgi yw'r ardal sydd â'r tymheredd gweithredu uchaf ymhlith holl gydrannau'r injan. Pan fydd tymheredd y nwy yn y siambr hylosgi yn cyrraedd 1500-2000 gradd, gall tymheredd aloi wal y siambr gyrraedd 800-900 gradd, ac yn lleol hyd at 1100 gradd. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae'r rhan fwyaf o'r aloion tymheredd uchel a ddefnyddir yn y siambr hylosgi yn aloion wedi'u cryfhau â datrysiad solet. Mae'r aloion yn cynnwys llawer iawn o elfennau cryfhau datrysiad solet megis W, Mo, a Nb. Mae ganddynt gryfder tymheredd uchel ac eiddo ffurfio a weldio da. Mae graddau cynrychioliadol yn cynnwys GH1140, GH3030, GH3039, GH3333, GH3018, GH3022, GH3044, GH3128, a GH3170.
(2) Gwalch y tywys
Mae'r vanes canllaw yn gydrannau sy'n addasu cyfeiriad llif y nwy sy'n dod allan o'r siambr hylosgi. Fe'u gelwir hefyd yn geifr tywys. Maent yn un o'r rhannau o injan y tyrbin sy'n destun y sioc thermol fwyaf. Yn enwedig pan fo'r hylosgiad yn y siambr hylosgi yn anwastad neu pan fo'r llawdriniaeth yn wael, mae'r vanes canllaw yn destun mwy o lwyth gwres. Gall tymheredd gweithredu'r llafnau canllaw o beiriannau tyrbin uwch gyrraedd 1100 gradd. Gall tymheredd gweithredu aloion ceiliog canllaw domestig gyrraedd 1000 ~ 1050 gradd. Mae aloion castio aloi tymheredd uchel cynrychioliadol yn cynnwys K214, K233, K406, K417, K403, K409, K408, K423B, ac ati.
(3) Llafnau tyrbin
Llafnau tyrbin yw'r cydrannau sydd â'r amodau gwaith mwyaf difrifol mewn peiriannau awyrennau. Mae tymheredd yr amgylchedd gwaith yn uchel. Mae graddau nodweddiadol o ddeunyddiau aloi tymheredd uchel yn cynnwys GH4033, GH4037, GH4143, GH4049, GH4151, GH4118, GH4220, ac ati, y gellir eu defnyddio mewn amgylchedd o 750-950 gradd . Wrth ddatblygu peiriannau newydd ac addasu hen fodelau, defnyddir aloion tymheredd uchel cast i gynhyrchu llafnau tyrbin. Mae graddau nodweddiadol o aloion cast yn cynnwys K403, K417, K417G, K418, K403, K405, K4002, ac ati.
