一.Supersakausējuma pielietojums aviācijas dzinējos
Turbīnas dzinēja darba gaita: Iedarbinot dzinēju, gaiss pa ieplūdes atveri nonāk kompresorā, tiek pakļauts spiedienam un nonāk sadegšanas kamerā, sajaucas ar degvielu, ko izdala degvielas iesmidzināšanas sprausla, veido viendabīgu maisījumu un ātri aizdegas un sadedzina. sadegšanas kamera rada augstas temperatūras gāzi, kas caur vadotni plūst turbīnā, un turbīna griežas ar lielu ātrumu (parastais ātrums var sasniegt 1100 r/min) augstā temperatūrā un augstspiediena gāzes plūsmā. Gāze no turbīnas tiek izvadīta no astes sprauslas, lai radītu vilci. Vibrācijas, gaisa plūsmas erozijas, īpaši rotācijas radītā centrbēdzes efekta dēļ gaisa kuģa dzinēja augstas temperatūras daļas tiks pakļautas lielākam spriegumam, gāze satur daudz skābekļa, ūdens tvaiku, kā arī ir kodīgas gāzes, piemēram, SO2,H2S. , kam būs nozīme augstas temperatūras detaļu oksidēšanā un korozijā. Neatkarīgi no tā, vai tas ir militārs gaisa kuģis, civilais gaisa kuģis, papildus strukturālajai un funkcionālajai veiktspējai, bet arī nepieciešama drošība un stabilitāte, tāpēc modernie dzinēji papildus augstajai vilces un svara attiecībai, augstajai temperatūrai, augsta spiediena attiecībai un citai veiktspējai ir ir stingras uzticamības, izturības, apkopes prasības.
Supersakausējumam ir augsta termiskā stabilitāte un termiskā izturība, un tam var būt laba izturība pret koroziju un oksidācijas izturība augstās temperatūrās. Tas ir būtisks pamatmateriāls aviācijas turbīnu dzinēju karstā gala komponentu ražošanai, ko galvenokārt izmanto turbīnu karstā gala komponentu, proti, turbīnas diska, turbīnas virzošās lāpstiņas, turbīnas darba lāpstiņas, sadegšanas kameras un pēcdegļa komponentu, ražošanā. Mūsdienu uzlabotajos lidmašīnu dzinējos supersakausējumu materiālu daudzums veido 40%-60% no kopējā dzinēja daudzuma.
Sadegšanas kamera ir dzinēja komponentu augstākās darba temperatūras zona, un, kad gāzes temperatūra sadegšanas kamerā sasniedz 1500-2000 grādu C, kameras sienu sakausējuma temperatūra var sasniegt 800 ~ 900 ° C, un vietējā temperatūra temperatūra var sasniegt 1100 grādus C. Sakausējums, ko izmanto kā sadegšanas kameru, ir pakļauts termiskai spriedzei un gāzes trieciena spēkam, īpaši pacelšanās, paātrinājuma un stāvēšanas laikā, un temperatūras izmaiņas ir krasākas. Cikliskās sildīšanas un dzesēšanas dēļ sadegšanas kameras malās bieži parādās deformācijas, deformācijas un termiskā noguruma plaisas.
Pēdējos gados lielākā daļa sadegšanas kamerā izmantoto supersakausējumu ir ar cietu šķīdumu stiprināti sakausējumi, kas satur lielu skaitu W, Mo, Nb un citu ar cietu šķīdumu stiprinātu elementu, izturību augstā temperatūrā, labu formēšanas un metināšanas veiktspēju. Pārstāvošie zīmoli ir GH1140, GH3030, GH3039, GH3333, GH3018, GH3022, GH3044, GH3128, GH3170 un tā tālāk.
Vadošais lāpstiņš ir sastāvdaļa, kas regulē gāzes plūsmas virzienu no sadegšanas kameras, ko sauc arī par vadotni. Tā ir viena no turbīnas dzinēja daļām, kas tiek pakļauta lielai termiskai ietekmei. Īpaši tad, ja sadegšanas kamera ir nevienmērīga un darbība nav laba, virzošais lāpstiņš tiek pakļauts lielākai siltuma slodzei, un uzlabotā turbīnas dzinēja vadošās lāpstiņas darba temperatūra var sasniegt 1100 grādus. Termiskās slodzes izraisīti kropļojumi, krasu temperatūras izmaiņu radītās termiskā noguruma plaisas un lokāli apdegumi ir galvenie darbības virzošo asmeņu defekti.
Lielākā daļa no sakausējumiem, ko izmanto kā vadošās asmeņus, tiek ražoti precīzās liešanas procesā, un sakausējumiem var pievienot vairāk W, Mo,Nb,Al,Ti un citu cieto šķīdumu stiprinošos un novecošanas stiprinošos elementus, kā arī C un B saturu sakausējumi ir arī augstāki nekā deformētiem augstas temperatūras sakausējumiem. Daži vadotnes asmeņi ir arī metināti tieši no novecojušām loksnēm. Uzlabotajos aviācijas dzinējos pārsvarā tiek izmantoti dobi lietie asmeņi, kuriem ir labs dzesēšanas efekts un kas var paaugstināt darba temperatūru. Mājas vadotnes lāpstiņu sakausējuma temperatūra var sasniegt 000 ~ 1050 grādus, reprezentatīvs K214 precīzās liešanas sakausējums, K233, K406, K417, K403, K409, K408, K423B utt.
Attīstoties dzinējam, lai apmierinātu turpmāku dzinēja turbīnas diska temperatūras paaugstināšanos, ir mainījusies arī vadošās lāpstiņas struktūra, un tiek mēģināts pieņemt GH5605 un GH5188. Par vadošo asmeni tiek izmantota deformētās supersakausējuma loksnes metinātā laminētā struktūra.
Turbīnu lāpstiņas ir vissmagākās sastāvdaļas aviācijas dzinējos ar augstu darba temperatūru un lielu centrbēdzes spriegumu, vibrācijas spriegumu, termisko spriegumu un gaisa plūsmas erozijas spēku rotācijas laikā. Asmens korpusa stiepes spriegums ir aptuveni 140 MPa, un asmens saknes vidējais spriegums ir 280-560 MPa. Asmens korpusa un saknes daļas temperatūra ir attiecīgi aptuveni 650-980 grādi un 760 grādi. Uzlabotā aviācijas dzinēja gāzes ieplūdes temperatūra ir sasniegusi 1380 grādus, bet vilces spēks ir sasniedzis 226 kN. Tipiski GH4033, GH4037 GH4143, GH4049, GH4151, GH4118, GH4220 utt., var izmantot 750-950 pakāpē. Izstrādājot jaunas mašīnas un pārveidojot vecās mašīnas, turbīnu lāpstiņu ražošanai izmanto liešanas supersakausējumu. Tipiskas liešanas sakausējumu kategorijas ir K403, K417, K417G, K418, K403, K405, K4002 un tā tālāk.
Turbīnas diskam ir vislielākā masa aviācijas dzinēju sastāvdaļās, ar vienu masu vairāk nekā 50 kg, un lielā turbīnas diska viena masa sasniedz simtiem kilogramu. Turbīnu disku studijā vispārējā loka temperatūra var sasniegt 550-650 grādu C, savukārt riteņa centra temperatūra ir tikai aptuveni 300 ° C, un visa turbīnas diska temperatūras starpība ir ļoti liela. Tāpēc tiek radīts liels radiālais termiskais spriegums. Normālas rotācijas laikā turbīnas lāpstiņas griežas ar lielu ātrumu un tām ir liels centrbēdzes spēks. Spriegums uz zoba zoba daļu ir sarežģītāks, ieskaitot stiepes spriegumu un vērpes spriegumu, kas rada lielu spriegumu un zemu cikla nogurumu palaišanas un apstāšanās laikā.
Deformēti supersakausējumi turbīnu diskiem, viens veids ir dzelzs-niķeļa bāzes supersakausējumi, tipiskās sakausējumu kategorijas ir GH2132, GH2135, GH2901, GH4761 utt., darba temperatūra ir zem 650 grādiem; Cita veida supersakausējums uz niķeļa bāzes, tipisks zīmols GH4196, GH4133, GH4133B, GH4033A, GH4698 utt., Izmantojot temperatūru, var sasniegt 700 ^ 800 grādus.
2.Supersakausējuma pielietojums raķešu dzinējā
Nesējraķete ir transportlīdzeklis dažādu kosmosa kuģu nosūtīšanai kosmosa orbītā, supersakausējumu kosmosa jomā galvenokārt izmanto vilces nesējraķešu dzinējos. 2. attēlā ir shematiska diagramma ar šķidrās degvielas raķešu dzinēju un tā struktūru, kas pārveido reaģentus (propelenti) propelenta rezervuārā vai transportlīdzeklī ātrgaitas strūklās, lai radītu vilci. Kā redzams attēlā (b), gaisa plūsma pie raķešu dzinēja sprauslas sasniedz 2500 m/s un temperatūra ir pat 1350 grādi.
Raķešu dzinēju supersakausējumus principā var izmantot ar aviācijas turbīnu dzinēju sakausējumiem, taču salīdzinājumā ar aviācijas dzinējiem raķešu dzinēju materiāliem ir dažas jaunas īpašības:
Deformēti supersakausējumi uz niķeļa bāzes parasti pievieno 10%-25% Cr elementa, lai nodrošinātu, ka sakausējumam ir laba oksidatīvās korozijas izturība, tāpēc niķeļa sakausējums faktiski ir Ni-Cr kā matrica. Turklāt daži sakausējumi Ni-Cr cietā šķīdumā pievieno elementus Co (15%-20%), Mo (apmēram 15%) vai W (apmēram 11%), veidojot trīskāršu sistēmas deformētu supersakausējumu ar Ni-Cr. -Co,Ni-Cr-Mo,Ni-Cr-W kā matricu, attiecīgi. 6. tabulā ir parādīti Ķīnā plaši izmantoto niķeļa bāzes deformētu supersakausējumu zīmoli, ķīmiskais sastāvs un darba temperatūra. 6. attēlā parādīta supersakausējuma pielietojuma attīstības tendence uz turbīnu lāpstiņām un šķīvjiem.
Deformācijas supersakausējums uz kobalta bāzes galvenokārt ir balstīts uz Co-Ni-Cr trīskāršo sistēmu un satur W, Mo, Nb, Ta un citus cieto šķīdumu stiprinošus elementus un karbīdu veidojošos elementus. Salīdzinot ar deformētiem supersakausējumiem, kuru pamatā ir niķelis, darba sacietēšanas ātrums ir lielāks, un detaļu virsmas kvalitāte pēc formēšanas ir labāka, taču formēšanas procesā parasti ir nepieciešams vairāk karstās apstrādes karsēšanas laika vai aukstās deformācijas starpatkausēšanas laika, un nepieciešama arī apstrādes formēšanas iekārtu tonnāža. Deformētiem supersakausējumiem uz kobalta bāzes ir augsta izturība un lieliska termiskā noguruma izturība, termiskā korozija un nodilumizturība, ja tie ir augstāki par 980 grādiem. Tomēr uz kobalta bāzes veidotiem deformētiem supersakausējumiem galvenā stiprināšanas fāze ir karbīds, un tiem trūkst viendabīgas stiprināšanas fāzes, un to noturīgā izturība ir zemāka nekā deformētiem supersakausējumiem uz niķeļa bāzes zemā un vidējā temperatūras diapazonā. 9. tabulā ir uzskaitītas tipisku kobalta bāzes deformētu supersakausējumu augstas temperatūras mehāniskās īpašības.