Yuqori haroratli qotishma issiqlikka chidamli qotishma deb ham ataladi. Matritsa tuzilishiga ko'ra, materiallarni uchta toifaga bo'lish mumkin: temir asosidagi nikel va xrom asosidagi. Ishlab chiqarish rejimiga ko'ra, uni deformatsiyalangan super qotishma va quyma super qotishmalarga bo'lish mumkin.
Aerokosmik sohada ajralmas xom ashyo hisoblanadi. Bu aerokosmik va aviatsiya dvigatellarining yuqori haroratli qismi uchun asosiy materialdir. U asosan yonish kamerasi, turbina pichog'i, yo'naltiruvchi pichoq, kompressor va turbinali disk, turbinali korpus va boshqa qismlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Xizmat ko'rsatish harorati oralig'i 600 ℃ - 1200 ℃. Stress va atrof-muhit sharoitlari ishlatiladigan qismlarga qarab farq qiladi. Qotishmaning mexanik, fizik va kimyoviy xususiyatlariga qat'iy talablar qo'yiladi. Bu dvigatelning ishlashi, ishonchliligi va ishlash muddati uchun hal qiluvchi omil. Shuning uchun super qotishma rivojlangan mamlakatlarda aerokosmik va milliy mudofaa sohasidagi asosiy tadqiqot loyihalaridan biridir.
Superqotishmalarning asosiy qo'llanilishi:
1. Yonish kamerasi uchun yuqori haroratli qotishma
Aviatsiya turbinali dvigatelning yonish kamerasi (olov trubkasi deb ham ataladi) yuqori haroratli asosiy komponentlardan biridir. Yonilg'i atomizatsiyasi, neft va gazni aralashtirish va boshqa jarayonlar yonish kamerasida amalga oshirilganligi sababli, yonish kamerasidagi maksimal harorat 1500 ℃ - 2000 ℃ gacha, yonish kamerasidagi devor harorati esa 1100 ℃ ga yetishi mumkin. Shu bilan birga, u termal stress va gaz stressini ham ko'taradi. Yuqori tortish / og'irlik nisbati bo'lgan ko'pchilik dvigatellar qisqa uzunlikdagi va yuqori issiqlik quvvatiga ega bo'lgan halqali yonish kameralaridan foydalanadi. Yonish kamerasidagi maksimal harorat 2000 ℃ ga etadi va devor harorati gaz plyonkasi yoki bug 'sovutgandan keyin 1150 ℃ ga etadi. Har xil qismlar orasidagi katta harorat gradyanlari termal stressni keltirib chiqaradi, bu ish holati o'zgarganda keskin ko'tariladi va tushadi. Materiallar termal zarba va termal charchoq yukiga duchor bo'ladi va buzilish, yoriqlar va boshqa nosozliklar bo'ladi. Odatda, yonish kamerasi lavha qotishmasidan tayyorlanadi va texnik talablar ma'lum qismlarning xizmat ko'rsatish shartlariga ko'ra quyidagicha umumlashtiriladi: yuqori haroratli qotishma va gazdan foydalanish sharoitida ma'lum oksidlanish qarshiligiga va gaz korroziyaga chidamliligiga ega; U ma'lum bir lahzali va chidamlilik kuchiga, termal charchoq ko'rsatkichlariga va past kengayish koeffitsientiga ega; Qayta ishlash, shakllantirish va ulanishni ta'minlash uchun etarli plastisiya va payvandlash qobiliyatiga ega; Xizmat muddati davomida ishonchli ishlashni ta'minlash uchun termal tsikl ostida yaxshi tashkiliy barqarorlikka ega.
a. MA956 qotishma gözenekli laminat
Dastlabki bosqichda, gözenekli laminat HS-188 qotishma qatlamidan suratga olingan, o'yilgan, yivlangan va teshilganidan keyin diffuziya bilan bog'langan holda qilingan. Ichki qatlam dizayn talablariga muvofiq ideal sovutish kanaliga aylantirilishi mumkin. Ushbu tuzilmani sovutish uchun an'anaviy plyonkali sovutishning sovutish gazining faqat 30% kerak bo'ladi, bu dvigatelning termal aylanish samaradorligini oshirishi, yonish kamerasi materialining haqiqiy issiqlik ko'tarish qobiliyatini kamaytirishi, og'irlikni kamaytirishi va tortishish og'irligini oshirishi mumkin. nisbat. Hozirgi vaqtda asosiy texnologiyani amalda qo'llashdan oldin uni sindirish kerak. MA956 dan tayyorlangan gözenekli laminat 1300 ℃ haroratda ishlatilishi mumkin bo'lgan Qo'shma Shtatlar tomonidan taqdim etilgan yangi avlod yonish kamerasi materialidir.
b. Yonish kamerasida keramik kompozitsiyalarni qo'llash
Qo'shma Shtatlar 1971 yildan beri gaz turbinalari uchun keramikadan foydalanishning maqsadga muvofiqligini tekshirishni boshladi. 1983 yilda Qo'shma Shtatlarda ilg'or materiallarni ishlab chiqish bilan shug'ullanadigan ba'zi guruhlar ilg'or samolyotlarda ishlatiladigan gaz turbinalari uchun bir qator ishlash ko'rsatkichlarini shakllantirdilar. Bu ko'rsatkichlar: turbinaning kirish haroratini 2200 ℃ ga oshirish; Kimyoviy hisoblashning yonish holatida ishlash; Ushbu qismlarga qo'llaniladigan zichlikni 8 g / sm3 dan 5 g / sm3 gacha kamaytiring; Komponentlarni sovutishni bekor qiling. Ushbu talablarni qondirish uchun o'rganilayotgan materiallarga bir fazali keramikadan tashqari grafit, metall matritsa, keramik matritsali kompozitlar va intermetall birikmalar kiradi. Seramika matritsali kompozitlar (CMC) quyidagi afzalliklarga ega:
Keramika materialining kengayish koeffitsienti nikel asosidagi qotishmaga qaraganda ancha kichik va qoplamani tozalash oson. Oraliq metall kigiz bilan keramik kompozitsiyalarni tayyorlash yonish kamerasi materiallarining rivojlanish yo'nalishi bo'lgan parchalanish nuqsonini bartaraf etishi mumkin. Ushbu material 10% - 20% sovutish havosi bilan ishlatilishi mumkin va metallning orqa izolyatsiyasining harorati atigi 800 ℃ ni tashkil qiladi va issiqlik tashuvchisi harorati divergent sovutish va plyonkali sovutishdan ancha past. V2500 dvigatelida quyma super qotishma B1900 + keramik qoplamali himoya plitka qo'llaniladi va rivojlanish yo'nalishi B1900 (keramika qoplamali) plitkasini SiC asosidagi kompozit yoki oksidlanishga qarshi C / C kompozit bilan almashtirishdir. Seramika matritsali kompozitsion dvigatelning yonish kamerasining ishlab chiqarish materiali bo'lib, tortishish og'irligi nisbati 15-20 bo'lib, uning xizmat ko'rsatish harorati 1538 ℃ - 1650 ℃. Olovli trubka, suzuvchi devor va yondirgich uchun ishlatiladi.
2. Turbina uchun yuqori haroratli qotishma
Aero-dvigatel turbinasi pichog'i havo dvigatelidagi eng og'ir harorat yukini va eng yomon ish muhitini ko'taradigan komponentlardan biridir. Yuqori harorat ostida u juda katta va murakkab stressni ko'tarishi kerak, shuning uchun uning moddiy talablari juda qattiq. Aeromotor turbinasi pichoqlari uchun super qotishmalar quyidagilarga bo'linadi:
a. Qo'llanma uchun yuqori haroratli qotishma
Deflektor turbinali dvigatelning issiqlikdan eng ko'p ta'sirlangan qismlaridan biridir. Yonish kamerasida notekis yonish sodir bo'lganda, birinchi bosqichli hidoyat qanotining isitish yuki katta bo'lib, bu hidoyat qanotining shikastlanishining asosiy sababidir. Uning xizmat ko'rsatish harorati turbinaning pichog'idan taxminan 100 ℃ yuqori. Farqi shundaki, statik qismlar mexanik yukga ta'sir qilmaydi. Odatda, tez harorat o'zgarishidan kelib chiqadigan termal stress, buzilish, termal charchoq yorilishiga va mahalliy kuyishga olib kelishi oson. Qo'llanma qanotli qotishma quyidagi xususiyatlarga ega bo'lishi kerak: etarli yuqori harorat kuchi, doimiy emirilish ko'rsatkichi va yaxshi termal charchoq ko'rsatkichi, yuqori oksidlanish qarshiligi va termal korroziyaga chidamlilik, termal stress va tebranishga chidamlilik, bükme deformatsiyasi qobiliyati, quyish jarayonining yaxshi qoliplash ko'rsatkichi va payvandlash qobiliyati; va qoplamani himoya qilish ko'rsatkichlari.
Hozirgi vaqtda yuqori tortish / vazn nisbati bo'lgan eng ilg'or dvigatellar ichi bo'sh quyma pichoqlardan foydalanadi va yo'nalishli va monokristalli nikel asosidagi super qotishmalar tanlanadi. Yuqori tortishish og'irligi nisbati bo'lgan dvigatel 1650 ℃ - 1930 ℃ yuqori haroratga ega va issiqlik izolyatsiyasi qoplamasi bilan himoyalangan bo'lishi kerak. Sovutish va qoplamani himoya qilish sharoitida pichoq qotishmasining xizmat ko'rsatish harorati 1100 ℃ dan yuqori, bu kelajakda hidoyat pichoq materialining harorat zichligi narxiga yangi va yuqori talablarni qo'yadi.
b. Turbina pichoqlari uchun super qotishmalar
Turbina pichoqlari aviamotorlarning asosiy issiqlik tashuvchi aylanadigan qismlaridir. Ularning ish harorati hidoyat pichoqlaridan 50 ℃ - 100 ℃ pastroq. Ular aylanayotganda katta markazdan qochma kuchlanish, tebranish stressi, termal stress, havo oqimini tozalash va boshqa ta'sirlarga ega va ish sharoitlari yomon. Yuqori tortish / og'irlik nisbati bo'lgan dvigatelning issiq so'nggi qismlarining ishlash muddati 2000 soatdan ortiq. Shuning uchun, turbina pichog'i qotishmasi xizmat ko'rsatish haroratida yuqori siljish qarshiligi va yorilish kuchiga ega bo'lishi kerak, yaxshi yuqori va o'rta haroratli keng qamrovli xususiyatlarga ega bo'lishi kerak, masalan, yuqori va past davrli charchoq, sovuq va issiq charchoq, etarli plastiklik va zarba to'qligi va çentik sezgirligi; Yuqori oksidlanish qarshiligi va korroziyaga chidamliligi; Yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligi va chiziqli kengayishning past koeffitsienti; Quyma jarayonining yaxshi ishlashi; Uzoq muddatli strukturaviy barqarorlik, xizmat ko'rsatish haroratida TCP fazasi yog'inlari yo'q. Qo'llaniladigan qotishma to'rt bosqichdan o'tadi; Deformatsiyalangan qotishma dasturlariga GH4033, GH4143, GH4118 va boshqalar kiradi; Quyma qotishmasining qo'llanilishi K403, K417, K418, K405, yo'nalishli qotib qolgan oltin DZ4, DZ22, yagona kristalli qotishma DD3, DD8, PW1484 va boshqalarni o'z ichiga oladi. Hozirgi vaqtda u yagona kristalli qotishmalarning uchinchi avlodiga qadar ishlab chiqilgan. Xitoyning yagona kristalli DD3 va DD8 qotishmasi mos ravishda Xitoyning turbinalari, turbofan dvigatellari, vertolyotlari va kema dvigatellarida qo'llaniladi.
3. Turbinali disk uchun yuqori haroratli qotishma
Turbina diski turbinali dvigatelning eng ko'p kuchlanishli aylanadigan podshipnik qismidir. Dvigatelning g'ildirak gardishining tortishish og'irligi nisbati 8 va 10 bo'lgan ish harorati 650 ℃ va 750 ℃ ga etadi va g'ildirak markazining harorati taxminan 300 ℃, katta harorat farqi bilan. Oddiy aylanish jarayonida u pichoqni yuqori tezlikda aylantirish uchun harakatga keltiradi va maksimal markazdan qochma kuch, termal stress va tebranish stressini ko'taradi. Har bir boshlash va to'xtash - bu tsikl, g'ildirak markazi. Tomoq, chuqurchaning pastki qismi va romning barchasi turli xil kompozit kuchlanishlarga ega. Qotishma eng yuqori rentabellikga, zarbaga chidamliligiga va xizmat ko'rsatish haroratida tirqish sezuvchanligiga ega bo'lishi kerak; Past chiziqli kengayish koeffitsienti; Muayyan oksidlanish va korroziyaga qarshilik; Yaxshi kesish ko'rsatkichi.
4. Aerokosmik super qotishma
Suyuq raketa dvigatelidagi super qotishma surish kamerasidagi yonish kamerasining yonilg'i quyish paneli sifatida ishlatiladi; Turbinali nasos tirsagi, gardish, grafit rulning mahkamlagichi va boshqalar. Suyuq raketa dvigatelidagi yuqori haroratli qotishma yonilg'i kamerasining injektor paneli sifatida bosim kamerasida ishlatiladi; Turbina nasosining tirsagi, gardish, grafit rul mahkamlagichi va boshqalar. GH4169 turbina rotori, milya, milya ushlagichi, mahkamlagich va boshqa muhim podshipnik qismlarining materiali sifatida ishlatiladi.
Amerika suyuq raketa dvigatelining turbinali rotor materiallari asosan qabul qilish trubkasi, turbinali pichoq va diskni o'z ichiga oladi. GH1131 qotishmasi asosan Xitoyda qo'llaniladi va turbina pichog'i ish haroratiga bog'liq. Inconel x, Alloy713c, Astroloy va Mar-M246 ketma-ket ishlatilishi kerak; G'ildirak disk materiallari Inconel 718, Waspaloy va boshqalarni o'z ichiga oladi. GH4169 va GH4141 integral turbinalari asosan ishlatiladi va GH2038A dvigatel mili uchun ishlatiladi.