החידושים של Superalloy ל- Next-דור בחלל שיגור רכב

סוכנויות חלל וספקי שיגור פרטיים כיום מטרות באופן שגרתי לכדאיות, שבריריות מטען גבוהות יותר, ותקופות חיים ארוכות יותר בשירות.פגישת מטרות אלה דורשות חומרים שיכולים לשרוד טמפרטורות של 1,500 מעלות צלזיוס, אופניים תרמיים מהירים, וסביבות ממצה corrosive. Superalloys - שיעור של ⁇ ממונדסים המונדסים לתנאים קיצוניים - הפכו הכרחיים לדור הבא של חומרה-משתתתתתתתת, וטכנולוגיות אלה הן ממושכות יותר, ממושכות, מכוונות, והן מדרכות לצמצום חומרים תפעוליים, והן מאפשרות, הן פעולות תפעוליים יותר, והן ממושכות יותר, והן ממושכות יותר, והן מזרזות של חומרים מתקדמים יותר, מזרזות יותר, והן מזרזות, הן למערכות מורכבות יותר, והן מאפשרות, והן מאפשרות, הן למערכות מורכבות יותר של חומרים מכניקות של חומרים שאפתניות של חומרים מתקדמים יותר של חומרים מתקדמים יותר של חומרים מתקדמים יותר של חומרים מתקדמים יותר, אשר מופעלות של חומרים שאפתניות של חומרים שאפתניות של חומרים מתקדמים יותר של חומרים מתקדמים יותר, אשר מופעלות של חומרים מתקדמים יותר, אשר מופעלות, אשר מופעלות של חומרים שאפתניות, אשר מופעלות של חומרים שאפתניות, אשר מופעלות, אשר מופעלות, אשר מופעל

התפקיד ה- Pivotal של Superalloys ב-Generation Launch Vehicles

דחיפה בלתי פוסקת לעבר טילים הניתנים לחזרה ויחסי משקל מוגברים הציבו דרישות חסרות תקדים על רכיבים מבניים ושטחיים חמים.מנועי שלב ראשון, כגון אלה המשמשים ב-SpaceX Raptor או Blue Origin-4, פועלים בלחץים וטמפרטורות שיגרמו לרכיבי פלדה קונבנציונליים או סגסוגת אלומיניום להיכשל בתוך שניות.

מה הם Superalloys?

Superalloys הם alloys ביצועים גבוהים בדרך כלל מבוסס על ניקל, cobalt, או ברזל-ניקל, סגסוגת עם אלמנטים כגון chromium, אלומיניום, טיטניום, tungsten, molybdenum, ו טנטלום.המאפיין שלהם הוא היכולת לשמור על כוח שימושי בשבריר גדולה של נקודת ההמס שלהם.

Superalloys מבוסס ניקל לשלוט תעשיית הרקטות בשל ההתנגדות המצמררת והחמצן הגבוהה ביותר שלהם עד 1,100 מעלות צלזיוס. Cobalt מבוסס גרסאות משמשים היכן ההתנגדות תרמית-fatigue או עמידות קורוזית חם הוא רב-חשיבות.המבוא של טכנולוגיית ליהוק Super-MSstal יחיד, אשר מבטלת גבולות דגנים כי מחלישים את החומר בטמפרטורה גבוהה, הרחיב את טווח ההיקף הנת על ידי מנוע C5x2xy לעתים קרובות.

חידושים אחרונים ב Superalloy Technology

בעשור האחרון, כמה התקדמות דיסקרטית הובילו ביצועים על-כלוי למשטר חדש.החידושים הללו משתרעים על הכימיה, העיבוד והציפוי המגן.

ארכיון תגיות: Microalloying with Refractory Metals

(עלוליות מודרניות משלבות רמות גבוהות יותר של אלמנטים ריבאוטוריים להעלות את הטמפרטורה של השלב gamma-prime ולשפר את חוזקו של temperature גבוהה. Rhenium, ruthenium, ו-Tantalum הם כעת תוספות נפוצות ב- 90-דור שלישי ו-Renvenirdiclence רק את עלות חצי-Avenird של Superalloys.R.Renium, במיוחד, במיוחד, במיוחד, איטיות וייצוב של מיקרו-Rirds, ולכן פחות.

ייצור תוספתי עבור תרכובות Geometries

ייצור אדקטי (AM) מהפכה בייצור של מרכיבים סופר-אלוי.ההיתוך של לייזר-פודר ואלקטרון-באם נמס עכשיו לאפשר ייצור של חלקים בלתי אפשריים כדי להטיל או מכונה. יצרני היעד של טילים-מנועי משתמשים ב AM כדי לייצר ערוצי קירור מורכבים בתוך תאות ו nozzles, צמצום ספירה חלקית וחיסול Weldspertials, כגון: 7D2 ימים חשיפה מהירה של מנוע סגור, אשר LTX.

מחסומים מוגנים וסביבתיים

אפילו העל-הכלי הטוב ביותר אינו יכול לעמוד בסביבות ההבעירה החמורה ביותר ללא הגבלת זמן. ציפויי מחסום הרחם (TBCs) המבוססים על zirconia (YSZ) יכולים להפחית את טמפרטורת המתכת עד 150 מעלות צלזיוס, בעוד ציפויים סביבתיים לשרוד (EBCs) על בסיס נדיר-earthylating Research silicates הגנה מפני גזי קורוזיה חם.

יישומים ברכבי שיגור חלל

Superalloys הם פרוסים על פני מערכות תת-מערכת מרובות של רכב ההשקה.הסעיפים הבאים מפורטים את השימושים העיקריים שלהם ואת היתרונות הנגזרים מהחידושים האחרונים.

מנוע טורבינס ו- Turbo-machinery

במנוע נוזלי-רוקט, טורבופפ חייב להסתובב בעשרות אלפי RPM תוך שהוא מונע על ידי גזים חמים, חלקית מכואבים ודיסקים להתמודד עם עומסים צנטריפוגיים קיצוניים וטמפרטורות גבוהות. Single-crystal ניקל-ledstal ניקל-based ניקל-ycbriselstal ניקל-Hol-Ricescbrielstal ניקל-Rine (למשל, רנה N4, 14WA) הפכו לסטנדרטים מתקדמים עבור נוגדנים מסוג 88xicespagall-R.

בתי מלון ו- Nozzles

תא הבעירה חווה את השטף החום הגבוה ביותר של כל רכיב.עמודי צ'מבר עשויים לעתים קרובות ⁇ נחושת עבור מוליכות תרמית, אבל קיר גז חם דורש תוספת מבני סופרו או כלי רכב. במנועי רבים, התא הוא מבנה נחושת-כלוי פנימי עם ניקל-על-על-על-על-על-על-על-על, אך עדיין מתוח, משתמש בטמפרטורה נמוכה יותר, אך עדיין מתוחה, כמו מספר 625-ידי, או מקבצי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי שימוש ב-על-ידי ניקל-על-ידי ניקל-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-מלא-מלא-שלישומיים, אך לא איפשרוריד, אך לא-שלישומיים של שבבצריפים, אין שימוש בתבניות אחוריים, אך לא ניתן ל-שלישומיים, אך לא ניתן ל-על-על-שלישומיים של שבבצריפים חיצוניים.

מגן חום והגנה על

בעוד מגיני חום רבים הם חומרים משוחדים, חללית מסוימת שניתן להשיג דורשת הגנה תרמית מתכתית.כובע האף של מעבורת החלל וחוד החנית המובילים של כנף המשמשות פחמן פחמן-פחמן, אבל כלי רכב הדור הבא כמו צ'סטר החלומות הם הערכה לוחות על-על המצופה עם TBCs. לוחות אלה חייבים לעמוד במספר מחזורי כניסה ללא חמצון מופרזים או עיוותים.

אתגרים וגבולות מחקר

למרות ההתעלות המרשימות, כמה מכשולים נשארים.עלות היא בעיה מתמשכת: rhenium, ruthenium, ו-Tantalum יקרים, וכמה Superalloys מיוחדים יכולים לעלות יותר מ-1,000 דולר לקילוגרם. Scale-up של ייצור תוספת הם גם להתמודד עם אתגרים בקרת איכות (למרות Cvmp), במיוחד לגבי porosity ו microstructural מורכבות בצד, superalls מתקרבת ל-acrerecremecreligirreligirds) שלהם לטווח ארוך יותר מאשר לטווח ארוך יותר מאשר לטווח הארוך ביותר של זמן (מפרקות) כגון: 150 ואילך).

גישות מונעות נתונים מאיצים את גילוים של מודלים חדשים סופר-על-ידי Machine-learning מאומן על מסדי נתונים גדולים של תכונות תרמודינמיקה ומכניות יכול לחזות יצירות מבטיחות לפני ניסויים יקרים.TheFLT:0 חומרים משולבים Computational Engineering (ICME)FLT:1 מסגרת משמש על ידי נאס"א ושותפים בתעשייה כדי לדמות את מחזור החיים של רכיב סופר-על-על-ידי הליקוי - באמצעות כשלון תרמי כדי להפחית את ההתפתחות של זמן-ידי מחזור חיים.

תחזית עתיד

מחקרים מתקדמים נועדו להגדיל את הטמפרטורה התפעולית של superalloys על ידי 50-100 ° C אחר, תוך צמצום עלות ושיפור יכולת האדם. טכניקות ייצור חדשות, כגון קידוד מטוסים ופירוק אנרגיה מכוונת של אבקות סופרולי, הם מעודנים כדי להתמודד עם חלקים גדולים יותר וגיאומטריה מורכבת יותר. במקביל, אסטרטגיות מחזוריות עבור גרדנות סופרסולפיות הם בעלי יכולת כלכלית, כמו כוח המשיכה גבוהה יותר, כמו משיכה גבוהה יותר של כלי רכב יציבים, ללא מטרות גבוהות יותר, ללא מטרות יעילות.