1.Hvad er egenskaberne ved superlegeringer
Enestående styrke med høj temperatur: De bevarer betydelig mekanisk styrke, selv ved temperaturer, der overstiger 50% af deres smeltepunkt (ofte over 1.000 grader), hvilket er kritisk for anvendelser som gasturbinemotorer.
Oxidation og korrosionsbestandighed: Et beskyttende oxidlag (f.eks. Kromoxid eller aluminiumoxid) dannes på deres overflade, der beskytter dem mod kemisk angreb fra gasser, væsker eller barske miljøer (f.eks. Marine, industrielle eller rumfartsindstillinger).
Krybe modstand: De modstår gradvis deformation (krybning) under vedvarende mekanisk stress og høje temperaturer, hvilket sikrer langvarig strukturel integritet i komponenter som turbineblad.
Termisk træthedsmodstand: De modstår gentagne cykler med opvarmning og afkøling uden at revne, hvilket gør dem velegnet til dele udsat for svingende temperaturer.
God stofbarhed: På trods af deres høje styrke kan mange superlegeringer blive smedet, støbt eller svejset ved hjælp af specialiserede teknikker, hvilket giver mulighed for kompleks komponentfremstilling.
Mikrostrukturel stabilitet: Deres interne struktur (f.eks. Udfældning, korngrænser) forbliver stabile ved høje temperaturer, hvilket forhindrer nedbrydning af mekaniske egenskaber over tid.
2.Hvad er styrken af nikkel superlegering
Rumtemperatur Trækstyrke: Spænder typisk fra 800 MPa til over 1.500 MPa, afhængigt af sammensætningen og varmebehandlingen. F.eks. Har Inconel 718 en trækstyrke på ~ 1.300 MPa i sin alderen tilstand.
Styrke med høj temperatur: De opretholder en bemærkelsesværdig styrke ved temperaturer op til 1.100 grad. For eksempel bevarer en-krystal nikkel-superlegeringer (f.eks. CMSX-4) en trækstyrke på ~ 700 MPa ved 1.000 grader, hvilket langt overstiger styrken af stål- eller aluminiumslegeringer ved sådanne temperaturer.
Krybe styrke: En kritisk egenskab til applikationer med høj temperatur, nikkel superlegeringer modstår krybdeformation. De kan opretholde belastninger på 800-1.000 grad i tusinder af timer uden overdreven forlængelse. For eksempel udviser Inconel 625 minimal krybning (<0.1% per 1,000 hours) under 100 MPa at 800°C.
Træthedsstyrke: De modstår cyklisk belastning godt, selv ved høje temperaturer. Dette er vigtigt for komponenter som turbinedisker og klinger, som oplever gentagne stresscyklusser under drift.
3.Hvad er sammensætningen af nikkel superlegering
Nikkel (NI): Basismetal, der giver en stabil matrix og høj temperaturstabilitet.
Chromium (CR): Tilføjet i 10-20% for at forbedre oxidation og korrosionsbestandighed ved at danne et beskyttende CR₂O₃ -lag.
Cobalt (CO): Ofte inkluderet (5-20%) for at forbedre styrken med høj temperatur og reducere krybehastighederne.
Aluminium (AL) og Titanium (TI): Disse elementer (kombinerede 2-8%) danner intermetalliske bundfald (f.eks. 'Fase, ni₃al eller ni₃ti), der styrker legeringen gennem nedbørshærdning, en nøglemekanisme til styrke med høj temperatur.
Molybdæn (MO) og wolfram (W): Tilføjet (1–10%) til fast opløsning styrke matrixen, hvilket forbedrer træk og krybstyrke.
Niobium (NB) og Tantalum (TA): Disse elementer (1–5%) bidrager til nedbørshærdning (f.eks. Formning af "fase i Inconel 718) og forbedrer krybbestandighed.
Mindre elementer: Små mængder carbon (C), bor (B), zirconium (Zr) eller Hafnium (HF) tilsættes ofte for at styrke korngrænser, hvilket reducerer intergranulær revner.
Inconel 718: ~ 52% Ni, 19% Cr, 18,5% Fe, 5% NB, 3% mo, 1% Ti, 0,6% al.
CMSX-4 (enkeltkrystall): ~ 61% Ni, 20% Cr, 9% CO, 6,5% Al, 6% W, 1% Ti, 1% Ta.
4. Hvad er nikkelbaserede legeringer, der bruges til
Gasturbinemotorer: Turbineblade, diske, forbrændingskamre og udstødningssystemer (f.eks. Inconel 718 til turbinedisker, enkeltkrystalllegeringer til højtryks-turbineblade).
Raketmotorer: Komponenter udsat for forbrændingsgasser med høj temperatur.
Gas- og dampturbiner til kraftproduktion: Sektioner med høj temperatur (f.eks. Blad, dyser), hvor krybning og oxidationsmodstand er kritisk.
Atomreaktorer: brændstofbeklædning, varmevekslere og strukturelle komponenter, der er resistente over for stråling og ætsende kølevæske (f.eks. Inconel 600).
Korrosionsbestandigt udstyr: reaktorer, rør, ventiler og varmevekslere, der håndterer syrer (f.eks. Svovlsyre), alkalier eller chloridrige miljøer (f.eks. Hastelloy C-276).
Komponenter til offshore olie- og gasplatforme, skibspropeller og håndteringssystemer i havvand, hvor modstand mod saltvandskorrosion er vigtig.
Implantater (f.eks. Ortopædisk eller tandlæge) på grund af deres biokompatibilitet, korrosionsbestandighed og styrke (f.eks. Nitinol, en nikkel-titanlegering, bruges til stenter).
Turboladerkomponenter og udstødningssystemer i højeffektive køretøjer, hvor høj temperaturstyrke og korrosionsbestandighed er påkrævet.
