Yüksək temperatur ərintisi də istilik davamlı ərinti adlanır. Matris quruluşuna görə materiallar üç kateqoriyaya bölünə bilər: dəmir əsaslı nikel əsaslı və xrom əsaslı. İstehsal rejiminə görə, deformasiya edilmiş super ərinti və tökmə super ərintisi bölünə bilər.
Aerokosmik sahədə əvəzolunmaz xammaldır. Aerokosmik və aviasiya mühərriklərinin yüksək temperaturlu hissəsi üçün əsas materialdır. Əsasən yanma kamerası, turbin bıçağı, bələdçi bıçağı, kompressor və turbin diski, turbin qutusu və digər hissələrin istehsalı üçün istifadə olunur. Xidmət temperaturu diapazonu 600 ℃ - 1200 ℃ arasındadır. Stress və ətraf mühit şəraiti istifadə olunan hissələrə görə dəyişir. Alaşımın mexaniki, fiziki və kimyəvi xüsusiyyətlərinə ciddi tələblər qoyulur. Mühərrikin performansı, etibarlılığı və ömrü üçün həlledici amildir. Buna görə də super ərinti inkişaf etmiş ölkələrdə aerokosmik və milli müdafiə sahələrində əsas tədqiqat layihələrindən biridir.
Super ərintilərin əsas tətbiqləri bunlardır:
1. Yanma kamerası üçün yüksək temperatur ərintisi
Aviasiya turbin mühərrikinin yanma kamerası (həmçinin alov borusu kimi tanınır) yüksək temperaturun əsas komponentlərindən biridir. Yanacağın atomizasiyası, neft və qazın qarışdırılması və digər proseslər yanma kamerasında aparıldığı üçün yanma kamerasında maksimum temperatur 1500 ℃ - 2000 ℃, yanma kamerasında divar temperaturu isə 1100 ℃-ə çata bilər. Eyni zamanda, istilik və qaz stressini də daşıyır. Yüksək itələmə/çəki nisbətinə malik mühərriklərin əksəriyyəti qısa uzunluğa və yüksək istilik tutumuna malik olan dairəvi yanma kameralarından istifadə edir. Yanma kamerasında maksimum temperatur 2000 ℃-ə çatır və qaz filmi və ya buxar soyudulduqdan sonra divarın temperaturu 1150 ℃-ə çatır. Müxtəlif hissələr arasında böyük temperatur gradientləri istilik gərginliyi yaradacaq, iş vəziyyəti dəyişdikdə kəskin şəkildə yüksələcək və azalacaq. Material termal şoka və istilik yorğunluğuna məruz qalacaq və təhrif, çatlar və digər nasazlıqlar olacaq. Ümumiyyətlə, yanma kamerası təbəqə ərintisindən hazırlanır və texniki tələblər xüsusi hissələrin xidmət şərtlərinə uyğun olaraq aşağıdakı kimi ümumiləşdirilir: yüksək temperaturlu ərinti və qazdan istifadə şəraitində müəyyən oksidləşmə müqavimətinə və qazın korroziyaya davamlılığına malikdir; Müəyyən ani və dözümlülük gücünə, istilik yorğunluğuna və aşağı genişlənmə əmsalına malikdir; Emal, formalaşma və birləşməni təmin etmək üçün kifayət qədər plastiklik və qaynaq qabiliyyətinə malikdir; Xidmət müddəti ərzində etibarlı işləməyi təmin etmək üçün istilik dövrü altında yaxşı təşkilati sabitliyə malikdir.
a. MA956 ərintisi məsaməli laminat
İlkin mərhələdə məsaməli laminat HS-188 xəlitəli təbəqədən fotoşəkil çəkildikdən, həkk olunduqdan, yivləndikdən və zımbalandıqdan sonra diffuziya ilə bağlanaraq hazırlanmışdır. Daxili təbəqə dizayn tələblərinə uyğun olaraq ideal soyutma kanalına çevrilə bilər. Bu strukturun soyudulması, mühərrikin istilik dövrünün səmərəliliyini artıra, yanma kamerası materialının faktiki istilik daşıma qabiliyyətini azaltmağa, çəkisini azaltmağa və itələmə çəkisini artıra bilən ənənəvi film soyutmasının soyuducu qazının yalnız 30% -nə ehtiyac duyur. nisbət. Hal-hazırda, praktiki istifadəyə verilməzdən əvvəl əsas texnologiyanı sındırmaq lazımdır. MA956-dan hazırlanmış məsaməli laminat, 1300 ℃ temperaturda istifadə oluna bilən ABŞ tərəfindən təqdim edilən yeni nəsil yanma kamerası materialıdır.
b. Yanma kamerasında keramika kompozitlərinin tətbiqi
Birləşmiş Ştatlar 1971-ci ildən qaz turbinləri üçün keramikadan istifadənin məqsədəuyğunluğunu yoxlamağa başlamışdır. 1983-cü ildə ABŞ-da qabaqcıl materialların hazırlanması ilə məşğul olan bəzi qruplar qabaqcıl təyyarələrdə istifadə olunan qaz turbinləri üçün bir sıra performans göstəricilərini tərtib etmişlər. Bu göstəricilər bunlardır: turbin giriş temperaturunu 2200 ℃-ə qədər artırmaq; Kimyəvi hesablamanın yanma vəziyyətində işləmək; Bu hissələrə tətbiq olunan sıxlığı 8q/sm3-dən 5q/sm3-ə qədər azaldın; Komponentlərin soyumasını ləğv edin. Bu tələblərə cavab vermək üçün tədqiq olunan materiallara birfazalı keramikadan əlavə qrafit, metal matrisa, keramika matris kompozitləri və intermetal birləşmələr daxildir. Seramik matris kompozitləri (CMC) aşağıdakı üstünlüklərə malikdir:
Keramika materialının genişlənmə əmsalı nikel əsaslı ərintidən çox kiçikdir və örtük asanlıqla soyulur. Aralıq metal keçə ilə keramika kompozitlərinin hazırlanması yanma kamerası materiallarının inkişaf istiqaməti olan qabıqlanma qüsurunu aradan qaldıra bilər. Bu material 10% - 20% soyutma havası ilə istifadə edilə bilər və metal arxa izolyasiyanın temperaturu yalnız təxminən 800 ℃-dir və istilik daşıyıcı temperatur fərqli soyutma və film soyutma temperaturundan çox aşağıdır. Tökmə super ərintisi B1900+keramik örtük qoruyucu kafel V2500 mühərrikində istifadə olunur və inkişaf istiqaməti B1900 (keramik örtüklü) plitəni SiC əsaslı kompozit və ya oksidləşməyə qarşı C/C kompozit ilə əvəz etməkdir. Keramika matris kompoziti, 15-20 çəki nisbəti ilə mühərrikin yanma kamerasının inkişaf materialıdır və onun xidmət temperaturu 1538 ℃ - 1650 ℃ arasındadır. Alov borusu, üzən divar və yanma üçün istifadə olunur.
2. Turbin üçün yüksək temperatur ərintisi
Aeromühərrik turbin qanadları aeromühərrikdə ən ağır temperatur yükünü və ən pis iş mühitini daşıyan komponentlərdən biridir. Yüksək temperaturda çox böyük və mürəkkəb gərginliyə dözməlidir, ona görə də onun material tələbləri çox ciddidir. Aeromühərrik turbin bıçaqları üçün super ərintilər aşağıdakılara bölünür:
a. Bələdçi üçün yüksək temperatur ərintisi
Deflektor turbin mühərrikinin istilikdən ən çox təsirlənən hissələrindən biridir. Yanma kamerasında qeyri-bərabər yanma baş verdikdə, birinci pillənin istiqamətləndirici qanadının istilik yükü böyükdür, bu, bələdçi qanadının zədələnməsinin əsas səbəbidir. Onun xidmət temperaturu turbin qanadının temperaturundan təxminən 100 ℃ yüksəkdir. Fərq, statik hissələrin mexaniki yükə məruz qalmamasıdır. Adətən, temperaturun sürətli dəyişməsi nəticəsində yaranan termal gərginliyə, təhrifə, termal yorğunluq çatlamasına və yerli yanıqlara səbəb olmaq asandır. Bələdçi qanadlı ərinti aşağıdakı xüsusiyyətlərə malik olmalıdır: kifayət qədər yüksək temperatur gücü, daimi sürünmə qabiliyyəti və yaxşı termal yorğunluq performansı, yüksək oksidləşmə müqaviməti və termal korroziya performansı, istilik stresi və vibrasiya müqaviməti, əyilmə deformasiya qabiliyyəti, yaxşı tökmə prosesinin qəlibləmə performansı və qaynaq qabiliyyəti, və örtük qoruma performansı.
Hazırda yüksək itələmə/çəki nisbətinə malik ən qabaqcıl mühərriklər içi boş tökmə bıçaqlardan istifadə edir və istiqamətli və tək kristal nikel əsaslı super ərintilər seçilir. Yüksək çəki nisbətinə malik mühərrik 1650 ℃ - 1930 ℃ yüksək temperatura malikdir və istilik izolyasiya örtüyü ilə qorunmalıdır. Bıçaq ərintisi soyutma və örtük mühafizəsi şəraitində xidmət temperaturu 1100 ℃-dən çoxdur ki, bu da gələcəkdə bələdçi bıçağı materialının temperatur sıxlığının dəyəri üçün yeni və daha yüksək tələblər irəli sürür.
b. Turbin qanadları üçün super ərintilər
Turbin qanadları aeromühərriklərin əsas istilik daşıyan fırlanan hissələridir. Onların işləmə temperaturu bələdçi bıçaqlardan 50 ℃ - 100 ℃ aşağıdır. Onlar fırlanan zaman böyük mərkəzdənqaçma gərginliyi, vibrasiya gərginliyi, istilik gərginliyi, hava axınının yuyulması və digər təsirlərə məruz qalır və iş şəraiti zəifdir. Yüksək itələmə/çəki nisbəti olan mühərrikin isti son komponentlərinin xidmət müddəti 2000 saatdan çoxdur. Buna görə də, turbin qanadının ərintisi xidmət temperaturunda yüksək sürüşmə müqavimətinə və qopma gücünə, yüksək və aşağı dövrə yorğunluğu, soyuq və isti yorğunluq kimi yaxşı yüksək və orta temperaturda hərtərəfli xüsusiyyətlərə malik olmalıdır, kifayət qədər plastiklik və zərbəyə davamlılıq və çentik həssaslığı; Yüksək oksidləşmə müqaviməti və korroziyaya qarşı müqavimət; Yaxşı istilik keçiriciliyi və xətti genişlənmənin aşağı əmsalı; Yaxşı tökmə prosesi performansı; Uzunmüddətli struktur sabitliyi, xidmət temperaturunda TCP fazasının yağıntısı yoxdur. Tətbiq olunan ərinti dörd mərhələdən keçir; Deformasiya olunmuş ərinti tətbiqlərinə GH4033, GH4143, GH4118 və s. daxildir; Döküm ərintisi tətbiqinə K403, K417, K418, K405, yönlü bərkimiş qızıl DZ4, DZ22, monokristal ərintisi DD3, DD8, PW1484 və s. daxildir. Hazırda o, tək kristal ərintilərinin üçüncü nəslinə qədər inkişaf etmişdir. Çinin tək kristal ərintisi DD3 və DD8 müvafiq olaraq Çinin turbinlərində, turbofan mühərriklərində, helikopterlərdə və gəmi mühərriklərində istifadə olunur.
3. Turbin diski üçün yüksək temperatur ərintisi
Turbin diski turbin mühərrikinin ən gərgin fırlanan daşıyıcı hissəsidir. 8 və 10 çəki nisbəti ilə mühərrikin təkər flanşının işləmə temperaturu 650 ℃ və 750 ℃-ə çatır və təkər mərkəzinin temperaturu böyük bir temperatur fərqi ilə təxminən 300 ℃-dir. Normal fırlanma zamanı o, bıçağı yüksək sürətlə fırlanmağa sövq edir və maksimum mərkəzdənqaçma qüvvəsini, istilik gərginliyini və vibrasiya stresini daşıyır. Hər bir başlanğıc və dayanma bir dövrə, təkər mərkəzidir. Boğaz, yiv dibi və kənarın hamısı müxtəlif kompozit gərginliklərə malikdir. Alaşımdan ən yüksək məhsuldarlığa, təsir gücünə və xidmət temperaturunda çentik həssaslığına malik olması tələb olunur; Aşağı xətti genişlənmə əmsalı; Müəyyən oksidləşmə və korroziyaya davamlılıq; Yaxşı kəsmə performansı.
4. Aerokosmik super ərinti
Maye raket mühərrikindəki super ərinti, itələmə kamerasında yanma kamerasının yanacaq enjektor paneli kimi istifadə olunur; Turbin nasosunun dirsəyi, flanş, qrafit sükan bərkidicisi və s. Maye raket mühərrikində yüksək temperaturlu ərintidən təzyiq kamerasında yanacaq kamerasının injektor paneli kimi istifadə olunur; Turbin nasosunun dirsək, flanş, qrafit sükan bərkidicisi və s. GH4169 turbin rotorunun, şaftın, şaftın qolu, bərkidici və digər mühüm daşıyıcı hissələrin materialı kimi istifadə olunur.
Amerika maye raket mühərrikinin turbin rotor materiallarına əsasən suqəbuledici boru, turbin qanad və disk daxildir. GH1131 ərintisi daha çox Çində istifadə olunur və turbin bıçağı iş temperaturundan asılıdır. Inconel x, Alloy713c, Astroloy və Mar-M246 ardıcıl olaraq istifadə edilməlidir; Təkər diskinin materiallarına Inconel 718, Waspaloy və s. daxildir. GH4169 və GH4141 inteqral turbinləri daha çox istifadə olunur, mühərrik mili üçün isə GH2038A istifadə olunur.