Жогорку температурадагы эритме, ошондой эле жылуулук күч эритме деп аталат. Матрица түзүлүшү боюнча, материалдарды үч категорияга бөлүүгө болот: темир негизделген никель жана хром негизинде. Өндүрүш режимине ылайык, ал деформацияланган суперэритме жана куюлган суперэритме болуп бөлүнөт.
Бул аэрокосмостук чөйрөдө алмаштырылгыс чийки зат. Бул аэрокосмостук жана авиациялык кыймылдаткычтардын жогорку температурадагы бөлүгү үчүн негизги материал болуп саналат. Ал, негизинен, күйүү камерасын, турбинанын пышасын, жетектөөчү лезди, компрессорду жана турбинанын дискин, турбинанын корпусун жана башка бөлүктөрүн өндүрүү үчүн колдонулат. Тейлөө температурасы диапазону 600 ℃ - 1200 ℃. Стресс жана экологиялык шарттар колдонулган бөлүктөргө жараша өзгөрүп турат. Эритменин механикалык, физикалык жана химиялык касиеттерине катуу талаптар бар. Бул кыймылдаткычтын иштеши, ишенимдүүлүгү жана иштөө мөөнөтү үчүн чечүүчү фактор болуп саналат. Ошондуктан, суперэритме өнүккөн өлкөлөрдө аэрокосмостук жана улуттук коргонуу тармагындагы негизги изилдөө долбоорлорунун бири болуп саналат.
Супер эритмелердин негизги колдонмолору болуп төмөнкүлөр саналат:
1. күйүү камерасы үчүн жогорку температура эритмесин
Авиациялык турбинанын кыймылдаткычынын күйүү камерасы (ошондой эле жалын түтүгү деп аталат) жогорку температурадагы негизги компоненттердин бири болуп саналат. Күйүүчү майдын атомизациясы, мунай менен газды аралаштыруу жана башка процесстер күйүү камерасында жүргүзүлүп жаткандыктан, күйүү камерасында максималдуу температура 1500 ℃ - 2000 ℃, ал эми күйүү камерасында дубалдын температурасы 1100 ℃ жетиши мүмкүн. Ошол эле учурда, ал ошондой эле жылуулук жана газ стрессти көтөрөт. Көпчүлүк кыймылдаткычтар жогорку күч/салмак катышы менен кыска узундукка жана жогорку жылуулук сыйымдуулугуна ээ болгон шакекче түрүндөгү күйүүчү камераларды колдонушат. Күйүү камерасындагы максималдуу температура 2000 ℃, дубалдын температурасы газ пленкасы же буу муздатуудан кийин 1150 ℃ жетет. Ар кандай бөлүктөрдүн ортосундагы чоң температура градиенттери жылуулук стрессти жаратат, ал жумушчу абал өзгөргөндө кескин көтөрүлөт жана төмөндөйт. Материал термикалык шок жана термикалык чарчоо жүктөмүнө дуушар болот, бурмалоо, жаракалар жана башка кемчиликтер болот. Жалпысынан күйүү камерасы жалпак эритмеден жасалат, ал эми техникалык талаптар конкреттүү тетиктердин тейлөө шарттарына ылайык төмөнкүдөй жыйынтыкталат: ал жогорку температурадагы эритме жана газды колдонуу шарттарында белгилүү кычкылданууга жана газдын коррозияга туруктуулугуна ээ; Ал белгилүү бир көз ирмемдик жана чыдамкайлык күчкө ээ, жылуулук чарчоо көрсөткүчтөрү жана төмөн кеңейүү коэффициенти; Бул кайра иштетүү, калыптандыруу жана байланышты камсыз кылуу үчүн жетиштүү пластикалык жана ширетүүчү жөндөмүнө ээ; Бул кызмат мөөнөтү ичинде ишенимдүү иштешин камсыз кылуу үчүн жылуулук цикл астында жакшы уюштуруу туруктуулугуна ээ.
а. MA956 эритмесинин көзөнөктүү ламинат
Алгачкы этапта, көзөнөктүү ламинат HS-188 эритме барагынан фотосүрөткө тартылгандан, оюлуп, оюкчасынан жана тешигинен кийин диффузиялык байланыш аркылуу жасалган. ички катмары долбоорлоо талаптарына ылайык идеалдуу муздатуу каналына кылынышы мүмкүн. Бул структураны муздатуу үчүн салттуу пленканы муздатуудагы муздатуу газынын 30% гана керек, ал кыймылдаткычтын жылуулук циклинин натыйжалуулугун жакшыртат, күйүү камерасынын материалынын иш жүзүндөгү жылуулук көтөрүү жөндөмдүүлүгүн азайтат, салмагын азайтат жана тартуу салмагын жогорулатат. катышы. Хэзирки вагтда эсасы технологияны практики тайдан пейдаланмакдан озал ециш газанмак герек. MA956дан жасалган көзөнөктүү ламинат - бул Америка Кошмо Штаттары тарабынан киргизилген күйүү камерасынын жаңы мууну, аны 1300 ℃ температурада колдонууга болот.
б. Керамикалык композиттерди күйүү камерасында колдонуу
Америка Кошмо Штаттары 1971-жылдан бери газ турбиналары үчүн керамика колдонуунун максатка ылайыктуулугун текшере баштады. 1983-жылы Кошмо Штаттарда алдыңкы материалдарды иштеп чыгуу менен алектенген кээ бир топтор алдыңкы учактарда колдонулган газ турбиналары үчүн бир катар эффективдүү индикаторлорду иштеп чыгышкан. Бул көрсөткүчтөр: турбинанын кирүү температурасын 2200 ℃ чейин жогорулатуу; Химиялык эсептин күйүү абалында иштөө; Бул бөлүктөргө колдонулган тыгыздыкты 8г/см3тен 5г/см3ге чейин азайтыңыз; Компоненттерди муздатуудан баш тартуу. Бул талаптарды канааттандыруу үчүн изилденген материалдарга бир фазалуу керамикадан тышкары графит, металл матрицасы, керамикалык матрицалык композиттер жана интерметаллдык бирикмелер кирет. Керамикалык матрицалык композиттер (CMC) төмөнкүдөй артыкчылыктарга ээ:
Керамикалык материалдын кеңейүү коэффициенти никель негизиндеги эритмеге караганда бир топ аз, ал эми каптоо оңой сыйрылат. Аралык металл кийизден керамикалык композиттерди жасоо күйүү камерасынын материалдарынын өнүгүү багыты болгон кабыктануу кемчилигин жеңе алат. Бул материалды 10% - 20% муздаткыч аба менен колдонсо болот, ал эми металлдын арткы изоляциясынын температурасы болжол менен 800 ℃, ал эми жылуулук көтөрүү температурасы дивергенттик муздатуу жана пленка муздатуудан алда канча төмөн. В2500 кыймылдаткычында B1900+ керамикалык каптоочу коргоочу плитканы куюучу супер эритме колдонулат жана өнүгүү багыты B1900 (керамикалык каптоо менен) плитканы SiC негизиндеги композитке же антиоксидантка каршы C/C композитке алмаштыруу болуп саналат. Керамикалык матрицалык композит 15-20 салмактык катышы менен кыймылдаткычтын күйүү камерасын иштеп чыгуучу материал болуп саналат жана анын тейлөө температурасы 1538 ℃ - 1650 ℃. Бул жалын түтүгү, сүзүүчү дубал жана күйгүзүүчү үчүн колдонулат.
2. Турбина үчүн жогорку температура эритмеси
Аэро кыймылдаткычтын турбинасы аба кыймылдаткычындагы эң оор температуралык жүктү жана эң начар жумушчу чөйрөнү көтөргөн компоненттердин бири. Ал жогорку температурада өтө чоң жана татаал стресске туруштук бериши керек, ошондуктан анын материалдык талаптары абдан катуу. Аэромотор турбиналары үчүн супер эритмелер төмөнкүлөргө бөлүнөт:
жетекчилик үчүн a.High температура эритмесин
Дефлектор - турбиналык кыймылдаткычтын ысыктан эң көп таасир этүүчү бөлүктөрүнүн бири. Күйүүчү камерада тегиз эмес күйүү пайда болгондо, биринчи баскычтагы жетектөөчү флюгердин жылытуу жүгү чоң болот, бул жетектөөчү флакондун бузулушунун негизги себеби болуп саналат. Анын тейлөө температурасы турбинанын бычагына караганда болжол менен 100 ℃ жогору. Айырмачылыгы статикалык бөлүктөр механикалык жүккө дуушар эмес. Адатта, температуранын тез өзгөрүшүнөн келип чыккан термикалык стрессти, бурмалоону, термикалык чарчоо жаракаларын жана жергиликтүү күйүүнү пайда кылуу оңой. Багыттоочу канаттуу эритме төмөнкүдөй касиеттерге ээ болушу керек: жетишерлик жогорку температуралык күч, туруктуу сойлоп чыгуу жана жакшы термикалык чарчоо көрсөткүчтөрү, жогорку кычкылданууга жана термикалык коррозияга туруктуулук, термикалык стресске жана титирөөгө туруктуулук, ийилүүчү деформация жөндөмдүүлүгү, жакшы куюу процессин калыптандыруу жана ширетүү, жана жабууну коргоо көрсөткүчтөрү.
Азыркы учурда, жогорку күч/салмак катышы бар өнүккөн кыймылдаткычтардын көбү көңдөй куюлган бычактарды колдонушат жана багыттуу жана монокристаллдуу никель негизиндеги супер эритмелер тандалат. Жогорку күч-салмак катышы бар кыймылдаткыч 1650 ℃ - 1930 ℃ жогорку температурага ээ жана жылуулук изоляциялоочу каптоо менен корголушу керек. Муздатуу жана жабууну коргоо шарттарында бычактын эритмесинин тейлөө температурасы 1100 ℃ден жогору, бул келечекте гид материалынын температуранын тыгыздыгынын наркына жаңы жана жогорку талаптарды коёт.
б. Турбиналар учун супер эритмелер
Турбинанын калпактары аэромоторлордун негизги жылуулук көтөрүүчү айлануучу бөлүктөрү болуп саналат. Алардын иштөө температурасы 50 ℃ - 100 ℃ багыттоочу бычактарга караганда төмөн. Алар айлануу учурунда чоң борбордон четтөө стрессине, титирөө стрессине, жылуулук стрессине, аба агымын тазалоого жана башка таасирлерге дуушар болушат жана иштөө шарттары начар. жогорку түртүү / салмак катышы менен кыймылдаткычтын ысык акыркы компоненттеринин кызмат мөөнөтү 2000h ашык. Ошондуктан, турбинанын лезвие эритмесинин жогорку сойлоп каршылык жана тейлөө температурасында жарылуу күчү, жакшы жогорку жана орто температуранын комплекстүү касиеттери, мисалы, жогорку жана төмөнкү цикл чарчоо, муздак жана ысык чарчоо, жетиштүү пластикалуулугу жана таасир этүүчү катаалдыгы жана кертик сезгичтиги болушу керек; Жогорку кычкылданууга каршылык жана коррозияга каршылык; Жакшы жылуулук өткөрүмдүүлүк жана сызыктуу кеңейүү коэффициенти төмөн; Жакшы куюу процессинин натыйжалуулугу; Узак мөөнөттүү структуралык туруктуулук, тейлөө температурасында TCP фазасы жаан-чачын болбойт. Колдонулган эритме төрт этаптан өтөт; Деформацияланган эритме колдонмолор GH4033, GH4143, GH4118 ж.б. Куюу эритмесин колдонууга K403, K417, K418, K405, багыттуу бекемделген алтын DZ4, DZ22, DD3, DD8, PW1484 жана башкалар кирет. Учурда ал монокристалл эритмелеринин үчүнчү муунуна чейин иштелип чыккан. Кытайдын монокристалл эритмеси DD3 жана DD8 тиешелүүлүгүнө жараша Кытайдын турбиналарында, турбо желдеткичтеринде, тик учактарында жана кеме кыймылдаткычтарында колдонулат.
3. Турбиналык диск үчүн жогорку температура эритмеси
Турбинанын диски турбинанын кыймылдаткычынын эң көп стресске дуушар болгон айлануучу подшипник бөлүгү болуп саналат. 8 жана 10 салмак катышы менен кыймылдаткычтын дөңгөлөк фланецинин иштөө температурасы 650 ℃ жана 750 ℃ жетет, ал эми дөңгөлөк борборунун температурасы 300 ℃, чоң температура айырмасы менен. Кадимки айландыруу учурунда ал бычакты жогорку ылдамдыкта айлантууга айдайт жана максималдуу борбордон четтөөчү күчтү, жылуулук стрессти жана титирөө стрессин көтөрөт. Ар бир баштоо жана токтотуу цикл, дөңгөлөк борбору. Кекиртек, оюк түбү жана жээк баары ар кандай композиттик стресстерди көтөрөт. эритме жогорку кирешелүүлүгүнө ээ болушу талап кылынат, таасир этет жана тейлөө температурасында эч кандай кертик сезгичтиги; Төмөн сызыктуу кеңейүү коэффициенти; Белгилүү кычкылдануу жана коррозияга туруктуулук; Жакшы кесүү көрсөткүчү.
4. Аэрокосмостук супер эритме
Суюк ракета кыймылдаткычындагы супер эритме түртүү камерасында күйүүчү камеранын күйүүчү инжектордук панели катары колдонулат; Турбиналык насостун чыканагы, фланец, графит рулунун бекиткичтери ж. Турбиналык насостун чыканагы, фланец, графит рулунун бекиткичтери, ж.б. GH4169 турбинанын роторунун, валдын, валдын жеңинин, бекиткичтин жана башка маанилүү подшипник бөлүктөрүнүн материалы катары колдонулат.
Америкалык суюк ракета кыймылдаткычынын турбиналык роторунун материалдары негизинен кабыл алуучу түтүктү, турбинанын бычактарын жана дисктерин камтыйт. GH1131 эритмеси көбүнчө Кытайда колдонулат, ал эми турбинанын лезеси иштөө температурасына жараша болот. Inconel x, Alloy713c, Astroloy жана Mar-M246 катары менен колдонулушу керек; Дөңгөлөк дискинин материалдарына Inconel 718, Waspaloy, ж.