Chemické složení vysokoteplotních slitin
Vysokoteplotní slitiny jsou založeny na železe, niklu, kobaltu a dalších hlavních prvcích, jako je chrom, hliník, titan, wolfram, molybden atd. Jako primární kovové materiály mohou pracovat po dlouhou dobu při teplotách nad 600 stupňů a určitém namáhání podmínky. Mají mnoho výhod v pevnosti při vysokých teplotách, odolnosti proti oxidaci, odolnosti proti korozi za horka, únavovém výkonu, lomové houževnatosti a dalších aspektech.
Aplikace vysokoteplotních slitin
Vysokoteplotní slitiny jsou široce používány v letectví, jaderné energetice, automobilovém průmyslu, plynových turbínách, petrochemii a dalších oborech.
Z pohledu scénářů globálního použití na trhu s vysokoteplotními slitinami je letecký průmysl dlouhodobě na prvním místě, přičemž poptávka na trhu představuje více než 56 %, přičemž se používá hlavně při výrobě leteckých motorů a spojovacích prostředků pro letectví.
Klasifikace vysokoteplotních slitin
Vysokoteplotní slitina na bázi železa
Vysokoteplotní slitina na bázi niklu
Vysokoteplotní slitina na bázi železa
Používá se při nižších teplotách, 600-850 stupňů , obecně se používá v částech motorů s nižšími provozními teplotami, jako jsou disky turbín, skříně a hřídele. Existuje mnoho druhů vysokoteplotních slitin na bázi železa, včetně:
Časově kalitelné slitiny na bázi železa. Například GH2036, GH2132, GH2135, GH2018, GH2038, GH2130, GH2136, GH2302, GH2696 atd.
Slitina na bázi železa vyztužená pevným roztokem. Včetně GH1015, GH1035, GH1040, GH1131, GH1140 atd.
Další speciální typy vysokoteplotních slitin na bázi železa. Například GH747, GH214, GH455 atd., které mají odolnost proti ultravysoké teplotě oxidace nebo vynikající výkon ve specifických prostředích.
Vysokoteplotní slitina na bázi niklu
S nejvyšší teplotou použití kolem 1000 stupňů jsou materiály z vysokoteplotní slitiny na bázi niklu široce používány při výrobě nejžhavějších koncových částí proudových leteckých motorů a různých průmyslových plynových turbín, jako jsou pracovní lopatky, vodicí lopatky a turbíny. druhy slitin na bázi niklu: monel400, monelk500, Inconel600, Inconel601, Inconel625, Inconel690, Incoel718, InconelX750, Incoiloy800, Incoloy825, HastelloyC276, Hastelloyc2, Hastelloyc22, Hastelloyc22
Vysokoteplotní slitina na bázi kobaltu
Vysokoteplotní slitinové materiály na bázi kobaltu se používají při teplotě asi 950 stupňů, mají dobrou slévatelnost a svařitelnost a používají se hlavně jako materiál vodicí čepele. Vzhledem k omezeným zdrojům kobaltu je tento typ slitiny drahý. Slitina na bázi kobaltu je široce používaný materiál pro výrobu tepelně odolných součástí s vynikající odolností vůči vysokým teplotám a dobrou mechanickou pevností.
Zde jsou některé typické druhy slitin na bázi kobaltu a jejich aplikace:
Řada Haynes: včetně Haynes25 (L-605), Alloy S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X-40, Stellite6B atd. Tyto slitiny se běžně používají při výrobě leteckých motorů, turbín a dalších vysokoteplotních zařízení.
Čínské značky jako GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640 a DZ40M. Tyto druhy slitin jsou také široce používány v Číně.
Řada WC Co: Tvrdé slitiny na bázi kobaltu s karbidem wolframu (WC) jako hlavní tvrdou fází a kobaltem (Co) jako spojovací fází. Tyto třídy zahrnují YG6, YG8, YG6X, YG8C, YG10 atd. Tento typ materiálu se běžně používá při výrobě nástrojů a forem.
Řada TiC Ni: Tvrdé slitiny na bázi kobaltu s karbidem titanu (TiC) jako hlavní tvrdou fází a niklem (Ni) jako vazebnou fází. Typy zahrnují YT5, YT15, YT14 atd. Tyto materiály jsou vhodné pro výrobu dílů odolných proti opotřebení a řezných nástrojů.
Řada TiC NiMo: Tvrdé slitiny na bázi kobaltu, které kombinují tvrdé fáze karbidu titanu (TiC) a karbidu molybdenu (Mo2C) a také nikl (Ni) jako spojovací fázi. Typy zahrnují YXM1, YXM4 atd. Tyto materiály jsou vhodné pro výrobu součástí, které jsou odolné vůči korozi a prostředí s vysokou teplotou.
GH605: Jedná se o typickou třídu deformačních vysokoteplotních slitin na bázi kobaltu, podobnou nebo odpovídající jakostem jako L605, HS25, WF-11, AIS1670, UNSR30605, KC20WN atd.
Vysokoteplotní slitiny se dělí na:
Deformovatelná vysokoteplotní slitina: Používá se při teplotě 600-1000 stupňů, obecně se používá v kotoučích kompresorů a turbínových kotoučích v motorech s relativně nízkou pevností, dobrou plasticitou, zpracováním za tepla a svařitelností.
Odlévací vysokoteplotní slitiny: lze rozdělit do tří kategorií: rovnoosé vysokoteplotní slitiny, směrově tuhované sloupcové vysokoteplotní slitiny a monokrystalické vysokoteplotní slitiny.
1) Rovnoosá krystalická vysokoteplotní slitina: používá se při teplotě 1000 stupňů a při použití tradičních metod vytavitelného lití, její teplotní únosnost je relativně nízká. Používá se hlavně v několika posledních fázích nízkotlakých turbínových lopatek se širokou škálou aplikací, které tvoří 60-70 % všech komponentů odlitků, ale přidaný zisk produktu je nízký.
2) Sloupcová vysokoteplotní slitina se směrovým tuhnutím: používá se při teplotě 1000-1100 stupňů, vyrobená technologií směrového tuhnutí, s relativně vysokou teplotní únosností. Používá se především pro pracovní lopatky prvních několika stupňů nízkotlakých turbín a také první a druhý stupeň pracovních lopatek některých motorových vysokotlakých turbín. Rozsah použití je omezen na pracovní čepele a produkt má vysoké dodatečné zisky.
3) Jednokrystalová vysokoteplotní slitina: používá se při teplotě 1200 stupňů, vyrábí se pomocí technologie směrového tuhnutí a výběru krystalů. Má nejvyšší teplotní únosnost a používá se hlavně pro pokročilé lopatky vysokotlakého oběžného kola motoru a přední dvoustupňové lopatky nízkotlaké turbíny. Rozsah jeho použití je omezen na pracovní čepele a produkt má nejvyšší dodatečný zisk.
Nové vysokoteplotní slitiny
Nové vysokoteplotní slitiny se týkají vysokoteplotních slitinových materiálů vyrobených prostřednictvím nových výrobních procesů, včetně práškových vysokoteplotních slitin a disperzně zpevněných vysokoteplotních slitin (ODS).
1) Prášková vysokoteplotní slitina: používá se při teplotě 1100 stupňů, je to výrobní proces, který atomizuje vysokoteplotní slitiny na prášek a poté je formuje do vysokoteplotních slitinových produktů pomocí izostatického lisování za tepla nebo izostatického lisování za tepla plus kování. Vyznačuje se vysokou mírou využití kovu, nízkou cenou a relativně vysokou teplotní únosností. V současné době se používá hlavně v turbínových kotoučích a turbínových lopatkách a je vynikajícím materiálem pro vysokoteplotní komponenty, jako jsou turbínové kotouče motoru s vysokým poměrem tahu k hmotnosti, kotouče kompresorů a přepážky turbín.
2) Vysokoteplotní slitina zpevněná disperzí (ODS): používá se při teplotě 1200 stupňů, vyrobená podobným procesem práškové metalurgie, s vysokou teplotní únosností, používaná hlavně v plamenných trubkách, vodicích lopatkách a lopatkách turbín.
