Nickel tabanlı Superalloys'ın Türbindeki Zenginlik Üzerine Metalleme Etkisi

Giriş: Güçlü ve Türlü Bıçak Performansı

Nickel tabanlı süperalloylar, yüksek basınçlı türbin bıçakları da dahil olmak üzere gaz türbini motorlarının en sıcak bölümleri için işhorlarıdır.Bu bileşenlerde bıçaklar aşırı derecede yüksek sıcaklıklar, oksit ve korelasyon ortamları ve termal bisiklet.Bu koşullar altında tasarım için en kritik mekanik özellik yüksek çözünürlükte:0)Demekli güçlendiriciler ve en sonunda bu malzemedeki yüksek çözünürlükte ve mikro kuvvetlendiriciler için yüksek çözünürlükte.

Nickel-Based Superalloys'ı Anlamak

Nickel tabanlı süperalloylar öncelikle nikel (>% 50 ağırlık) önemli kromat, alüminyum, titanyum ve maküla gibi refrakter elementleri ile (L1)[değiştir | kaynağı değiştir]

Gamma Matrix ve Rolleri

Yüz merkezli bir küp (FCC) γ-matrix, temel gücü sağlam çözüm etkileri aracılığıyla sağlar. Nickel'nin yüksek bir yığınlama hatası enerjisi (SFE), hangi etkilerin dislokasyon haçı ve tırmanmasını etkiler; ve dengelemek; ve geri yükleme davranışı, ve daha fazla yük devretme karşı da sağlar.

Gamma-Prime Precipitates

Türlü kesik, boyut ve &gamma dağılımı; veprime; Precipitler, yüksek orandaki yüzeylerde kullanılan temel yükselteçler ve eşler, yüksek oranlarda yüksek oranlarda yüksek oranlarda yüksek oranlarda yüksek oranlarda düşüşe neden oluyor.

Mechanisms Güçlendirmek, Alaşımlama tarafından Etkilendi

Belirli bir sıcaklıktaki nikel tabanlı bir süperalloyun verim gücü, çeşitli mekanizmalardan gelen katkıların toplamıdır:

Bu farklı her şeyi etkileyen alaşım elemanları ve Interplay, oda sıcaklığından &gamma yakınında son verim kuvvet eğrisini belirler;′ Solvus.

Katı Çözüm Güçlendirmek

Örneğin, USB'nin, kromatografisi ile aynı zamanda, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bir şekilde yapılır.

Güç elde etmek için sağlam çözüm genellikle karekter bağımlılığını solun düşmesine yardımcı olur ([D:0)).1/2) Yüksek sıcaklıklarda, arsadaki boşlukların soluna yardımcı olur.

Precipitation Güçlendirmek

Vegamma; ve karga; ön ve yüksek sıcaklıklardaki birincil güçlendirme sağlar. Önde ve yüksek sıcaklıklardaki mekanizma değişiklikleri (koherent, küçük precipitates, genellikle düşük sıcaklıklar ve yaşlı koşullar altında) ve ortalama büyüklüğü ())% 10'u (Dönetici) yükselterek, yüksek çözünürlükte yüzde 30'u yükselterek yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüzde 3'ü yükseltebilir.

Ek olarak, sipariş edilen precipitate ile kesintiye uğramak için enerjidir.Ekmenlik[Dönemli)

[Dönemli) ve s.C.D.D.D.D.D.D.D) ile ilgili olarak, bu, özellikle düşük sıcaklıkları azaltan bir enerji miktarı azaltacaktır.

Boundary Güçlendirmek

Polykristal süperalloys (Tek kristal olmayan bıçaklarda kullanılır), tahıl sınırları çatlakları çatlakları ve çevrimsel yüklemeyi engeller ve krom eklerini sınır geçişine engelleyerek güç verir. (M[DD:023[DÜDÜDÜDÜDÜDÜ:2)K[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜye Olmayanlar, tahıl sınırlarına doğrultme ve iyonları güçlendirerek, kristalleri tamamen güçlendirir.

Yumuşak Metallerin Zenginleştirilmesi Üzerine Etkisi

Aşağıdaki tablo, büyük alaşım eklemelerinin rolünü özetliyor, yüksek sıcaklıklara verim gücüne odaklanır:

  • [FONT=0)Chromium (Cr))[FONTs oxidation and hot korozyon direnci; ılımlı sağlam çözüm güçlendirme sağlar; tahıl sınırlarını stabilize eden renkler; ancak aşırı Cr azaltır vegamma;′ solcular ve kürkümlü malzemeler% 5-10 wt.
  • [FONT:0]Cobalt (Co))[Felt: matrixin yığınını yükselterek, çalışma sertliğini artırın; 900′ Solguns ısısını sağlar, daha yüksek sıcaklık işlemine izin verir; ayrıca yüksek sıcaklık aralığı arasındaki yoğunluk farkı azaltır; ve eş ve eş-prime; ve mikro-yapısal istikrar.
  • [Al)[Düzücü:0)[Dönetici:))[Dönetici:))[Dönetici:2|[Döntme:0)[Dönetici); yüksek Al içerik artışları vegamma;′ hacimsel ve solgun sıcaklık, doğrudan sıcaklıklara orta büyüklüktedir.
  • [FONT:0)Titanium (Ti)[Dönder: 1 ): El in γ′ (Ni).3)Al, Ti; APB enerji ve eş; ve kes; ve oran; 800-deg'ye kadar sıcaklıklarda verim; C. Ti content tipik olarak% 1-4 wt%
  • [Üye:0)Tantalum (Ta))[Dönetici: Kısmen ve eşleme; Ta, Ta vegamma; ve APB enerjisi; aynı zamanda yüksek sıcaklıklarda ürperatif direnç ve verim gücü geliştirir.
  • [03.2012:0)Molybdenum (Mo))[Melekt: Sağlam çözüm matrixte güçlendirici; ayrıca tıraşlar; verim gücü üzerinde orta etki.% 1-5 wt%.
  • [DÜDÜ:0)TST (W)[DÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜN: 0,0)TST (W)[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜ)[DÜDÜDÜŞÜNCÜDÜDÜDÜŞÜN)[Üye Olmayan Katı Çözüm Güçlendirici; yüksek atom ağırlığı yoğunluk artışları, birçok bıçak alaşımlarında% 2-6 wt% ek olarak, tüm sıcaklıklara güç vermek için önemli katkı sağlar.
  • [FONT:0)Rhenium (Re))[Dönetici)[değiştir | kaynağı değiştir], böylece yüksek sıcaklıklarda ürpertici gücü geliştirmek ve verim gücünü korumak. Ancak, yüksek maliyet ve propensity oluşturmak için 3-6 wt% olarak kullanılır.
  • [FONT=0)Ruthenium (Ru))[değiştir | kaynağı değiştir]: Bazı sağlam çözüm güçlendirme sağlarken TCP faz oluşumu için eğilim azaltır.

Mikroyapım Etkileri: Isı Tedavisi ve İnterasyon Interaction

Rejim sadece kompozisyonun bir fonksiyonu değil, aynı zamanda yüksek sıcaklıklarda devam eden ısı tedavisidir; Boyut dağılımı.Pekala elemanları ve eşleme; örneğin Co ve Ta yavaş yavaş yavaş yavaş yavaşlayın, daha iyi sıcaklıklarda devam etmek için daha düşük sıcaklıklara izin verin; ve eşlemeli ve eşlemeli bir ısı tedavisi, nihai bir ısı tedavisini etkiler;′ Solvusları koarse precipitates, örneğin, Co ve Ta yavaş yavaşlayın, daha düşük sıcaklıklara devam etmek için hızlı bir şekilde takip edin;

Tek-Crystal Superalloys: Elitedj Boundaries

Gelişmiş Türlü bıçaklarda, tek kristal (SX) süperalloylar kullanılır.Kaçları ortadan kaldırmak için, bu alaşımlar tahıl sınırları ile ilişkili düktörlerden kaçınır ve SX süperalloys'ın verim gücü yüksek çözünürlükte yoğunlaşır; ve parça ve reraktalantasyonel bağımlılıklar (Re, W, Ruk) için tercih edilir, çünkü bu elastik devreleri azaltmak ve SX süperiçevrede yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte kullanılır.

Logolar ve İthalatta Gelenler

Güç elementlerinin güçlendirilmesinin yanı sıra, genellikle diğer özelliklere maliyetle gelir. Örneğin, artan vegamma;′ hacimsel yükler kuvvet yaratır, ancak yüksek çözünürlükte çatlakları arttırır ve çatlakları güçlendirebilir; ve hızlar çok fazla artar.Rerakter elementler yeniden dengelenir ve yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlüktedir.

Yüksek hacimli su gücü: Bir Key Design Metrik

Türbin bıçakları, 1100°'ye kadar metal sıcaklıklarda çalışır;C (Re, W, Ru) yüksek sıcaklıklarda verim gücü korumak için kritiktir.Bu sıcaklıklarda, reaktif dislokasyon tırmanışı ve diffüzyon kontrollü süreçlerden dolayı verimsiz ısıtılır;C ve 900°C, "anomalous verim" bölge olarak bilinen, yüksek sıcaklıklar nedeniyle yüksek ısıtılır.

Mevcut Araştırma ve Gelecek Yollar

Araştırmacılar gelecek nesil süperalloyları aşırı sıcaklıklarda gelişmiş verim gücü ile geliştirmeye devam ediyorlar. Birkaç yaklaşım araştırılıyor:

  • [FONT=0)Oxide dağıtım güçlendirme (ODS))[Döneticileri (e.g., Y|D))))) yer değiştirmenin ek engeller sağlar ve sıcaklıkları aşarak kalırlar ve sıcaklıkları azaltırlar ve o kadar da artarlar.
  • [FONT:0]Redüktörlerin süper saflarına[[Dönler: 1): Mo veya Cr ile birlikte, çok yüksek sıcaklık gücünden ödün vermeden daha düşük yoğunluklara geri dönmeleri.
  • [FONT:0) Yüksek-toplayıcı hesaplamalı alaşım tasarımı[Dönem: CALPHAD ve makine öğreniminin kompozisyon ve işleme işlevi olarak güçlendirilmesi, optimal kompozisyonların keşfini hızlandırdı.
  • [FONT:0)Eksitif üretim (AM)): Lazer toz yatak füzyon, tahıl yapı kontrolüne ve hatta in-situ alaşımlamaya izin verir, potansiyel olarak uzun süre boyunca işlevsel olarak derecelendirilen bıçaklar yaratır.

Bu devam eden çabalar, hizmet ısısını başka 50-100° tarafından zorlamayı amaçlamaktadır;C, daha büyük motor verimliliğini ve daha düşük emisyonlara izin vermektedir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Rejim gücü, türbinlerin tasarımında merkezi bir özelliktir ve alaşımlama elemanları doğrudan yüksek sıcaklıklara sahip olan mikroyapıyı kontrol eder ve yine de 1000°'de yüzlerce megapaskals elde eder;C, hassas çözüm güçlendirme, betonarme ve tahıl sınır mühendisliği sayesinde mühendisler belirli işletim koşulları için parasallaştırmaya olanak sağlar.Modern süperstarlar, alaşımların her türlü gücü daha fazla güçle bir araya getirmeli ve yine de her bir süper güç üretmeli.

Daha fazla okuma için, yazara dayalı genel bakışları [FONTD:0)Wikipedia: Nickel tabanlı Superalloys, DÜŞÜNCÜDÜ: 2)ASM International: Superalloys) ve araştırma incelemeler [DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜye Olmayanlar için Tüm Araştırma Yöntemleri [DÜye Olmayanlar İçin Güçlükümesel Geri Dönüşümlü Enerjiler)