Τα μεγάλα επιτεύγματα της αεροδιαστημικής βιομηχανίας είναι άρρηκτα συνδεδεμένα με την ανάπτυξη και τις σημαντικές ανακαλύψεις στην τεχνολογία αεροδιαστημικών υλικών. Το μεγάλο υψόμετρο, η υψηλή ταχύτητα και η υψηλή ευελιξία των μαχητικών αεροσκαφών απαιτούν τα δομικά υλικά του αεροσκάφους να εξασφαλίζουν επαρκείς απαιτήσεις αντοχής καθώς και ακαμψίας. Τα υλικά του κινητήρα πρέπει να ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις για αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, με βασικά υλικά τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας και τα σύνθετα υλικά με βάση την κεραμική.
Ο συμβατικός χάλυβας μαλακώνει πάνω από τους 300℃, καθιστώντας τον ακατάλληλο για περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας. Στην επιδίωξη υψηλότερης απόδοσης μετατροπής ενέργειας, απαιτούνται όλο και υψηλότερες θερμοκρασίες λειτουργίας στον τομέα της ισχύος των θερμικών μηχανών. Έχουν αναπτυχθεί κράματα υψηλής θερμοκρασίας για σταθερή λειτουργία σε θερμοκρασίες άνω των 600℃ και η τεχνολογία συνεχίζει να εξελίσσεται.
Τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας είναι βασικά υλικά για τους αεροδιαστημικούς κινητήρες, οι οποίοι χωρίζονται σε κράματα υψηλής θερμοκρασίας με βάση τον σίδηρο και σε κράματα με βάση το νικέλιο ανάλογα με τα κύρια στοιχεία του κράματος. Τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας έχουν χρησιμοποιηθεί σε αεροκινητήρες από την έναρξή τους και είναι σημαντικά υλικά στην κατασκευή αεροδιαστημικών κινητήρων. Το επίπεδο απόδοσης του κινητήρα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το επίπεδο απόδοσης των υλικών κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας. Στους σύγχρονους αεροκινητήρες, η ποσότητα των υλικών κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας αντιπροσωπεύει το 40-60% του συνολικού βάρους του κινητήρα και χρησιμοποιείται κυρίως για τα τέσσερα κύρια εξαρτήματα θερμού άκρου: θαλάμους καύσης, οδηγούς, πτερύγια στροβίλου και δίσκους στροβίλου, και επιπλέον, χρησιμοποιείται για εξαρτήματα όπως γεμιστήρες, δακτύλιους, θαλάμους καύσης γόμωσης και ακροφύσια ουράς.
(Το κόκκινο μέρος του διαγράμματος δείχνει κράματα υψηλής θερμοκρασίας)
Κράματα υψηλής θερμοκρασίας με βάση το νικέλιο Γενικά, λειτουργεί σε θερμοκρασίες άνω των 600 ℃, πάνω από τις συνθήκες μιας συγκεκριμένης τάσης, όχι μόνο έχει καλή αντοχή στην οξείδωση και τη διάβρωση σε υψηλή θερμοκρασία, αλλά έχει και υψηλή αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, αντοχή σε ερπυσμό και αντοχή, καθώς και καλή αντοχή στην κόπωση. Χρησιμοποιείται κυρίως στον τομέα της αεροδιαστημικής και της αεροπορίας υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας, σε δομικά στοιχεία, όπως πτερύγια κινητήρων αεροσκαφών, δίσκους στροβίλων, θαλάμους καύσης κ.λπ. Τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας με βάση το νικέλιο μπορούν να χωριστούν σε παραμορφωμένα κράματα υψηλής θερμοκρασίας, χυτά κράματα υψηλής θερμοκρασίας και νέα κράματα υψηλής θερμοκρασίας ανάλογα με τη διαδικασία κατασκευής.
Με την θερμοκρασία λειτουργίας του ανθεκτικού στη θερμότητα κράματος να αυξάνεται όλο και περισσότερο, τα ενισχυτικά στοιχεία στο κράμα γίνονται όλο και περισσότερα, όσο πιο σύνθετη είναι η σύνθεση, με αποτέλεσμα ορισμένα κράματα να μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο σε χυτή κατάσταση και να μην μπορούν να παραμορφωθούν κατά την θερμή επεξεργασία. Επιπλέον, η αύξηση των στοιχείων κράματος οδηγεί τα κράματα με βάση το νικέλιο να στερεοποιούνται με σοβαρό διαχωρισμό των συστατικών, με αποτέλεσμα την ανομοιομορφία της οργάνωσης και των ιδιοτήτων τους.Η χρήση της μεταλλουργίας σκόνης για την παραγωγή κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας μπορεί να λύσει τα παραπάνω προβλήματα.Λόγω των μικρών σωματιδίων σκόνης, η ταχύτητα ψύξης της σκόνης, η εξάλειψη του διαχωρισμού, η βελτιωμένη θερμή κατεργασιμότητα, το αρχικό κράμα χύτευσης σε θερμή κατεργάσιμη παραμόρφωση κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας, η αντοχή σε απόδοση και οι ιδιότητες κόπωσης βελτιώνονται, το κράμα υψηλής θερμοκρασίας σε σκόνη για την παραγωγή κραμάτων υψηλότερης αντοχής έχει δημιουργήσει έναν νέο τρόπο.
Ώρα δημοσίευσης: 19 Ιανουαρίου 2024