Giới thiệu và áp dụng hợp kim nhiệt độ cao
Hợp kim nhiệt độ cao, còn được gọi là siêu hợp chất, là một lớp vật liệu kim loại có thể duy trì sức mạnh và khả năng chống ăn mòn trong môi trường nhiệt độ cao.
Giới thiệu và áp dụng hợp kim nhiệt độ cao
Hợp kim nhiệt độ cao là hợp kim dựa trên sắt, dựa trên niken và dựa trên coban thường được sử dụng ở nhiệt độ trên 540 độ. Các hợp kim này được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau do tính chất tuyệt vời của chúng ở nhiệt độ cao, chẳng hạn như kháng creep, kháng oxy hóa và kháng ăn mòn.
Nguyên tắc luyện kim của hợp kim nhiệt độ cao
Hợp kim nhiệt độ cao thường có cấu trúc tinh thể khối (FCC) tập trung vào mặt. Sắt và coban không phải là cấu trúc FCC ở nhiệt độ phòng, nhưng chúng sẽ biến thành các cấu trúc FCC sau nhiệt độ cao hoặc hợp kim. Niken duy trì cấu trúc FCC ở mọi nhiệt độ. Các tính chất của các hợp kim nhiệt độ cao không chỉ được xác định bởi thành phần hóa học của chúng, mà còn bị ảnh hưởng bởi quá trình xử lý nhiệt, rèn và đúc.
Đặc điểm và tính chất của hợp kim nhiệt độ cao
Hợp kim thép và titan thông thường không đủ mạnh ở nhiệt độ trên 540 độ và có thể bị hư hỏng do ăn mòn.
Nếu sức mạnh cần được duy trì ở nhiệt độ cao hơn (điểm nóng chảy của hầu hết các hợp kim là khoảng 1371-1204 độ), các superalloys dựa trên niken thường được chọn.
Các superalloy dựa trên niken có thể được sử dụng ở tỷ lệ nhiệt độ cao hơn vật liệu thương mại.
Các superalloys dựa trên coban có thể được sử dụng để thay thế cho các siêu hợp chất dựa trên niken, tùy thuộc vào sức mạnh và loại ăn mòn cần thiết.
Ở nhiệt độ thấp hơn, các superalloys dựa trên sắt-nikel có nhiều ứng dụng hơn so với các superalloys dựa trên niken và cobalt.
Sức mạnh của các siêu hợp chất không chỉ phụ thuộc vào thành phần hóa học, mà còn vào xử lý nhiệt, rèn, quá trình đúc, đặc biệt là quá trình sau khi xử lý nhiệt, rèn hoặc đúc.
Các superalloys dựa trên Iron-Nickel rẻ hơn so với các superalloys dựa trên niken và Cobalt.
Để cải thiện khả năng chống ăn mòn ở nhiệt độ cao, hầu hết các siêu hợp chất được xử lý đều chứa một lượng crom nhất định.
Các siêu hợp chất có khả năng chống oxy hóa cao, nhưng trong một số trường hợp, khả năng chống ăn mòn là không đủ. Ví dụ, ở nhiệt độ tuabin động cơ máy bay trên 760 độ, các siêu hợp đồng yêu cầu lớp phủ.
Công nghệ lớp phủ Superalloy là một phần quan trọng trong ứng dụng và phát triển của nó. Các siêu hợp đồng không tráng phủ là không hiệu quả cho việc sử dụng lâu dài ở nhiệt độ cao.
Trong các siêu hợp đồng, đặc biệt là các siêu hợp chất dựa trên niken, một loạt các yếu tố được thêm vào, với một số hợp kim có chứa tới 14 yếu tố được kiểm soát trở lên.
Các yếu tố được sử dụng trong các superalloys, như niken, coban, crom, vonfram, molypdenum, rhenium và hafnium, thường đắt tiền và thay đổi theo thời gian.
Ứng dụng của Superalloys
Các siêu hợp đồng có một loạt các ứng dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao, bao gồm các thành phần máy bay, thiết bị hóa học và hóa dầu.
Điều quan trọng cần lưu ý là không phải tất cả các ứng dụng đều yêu cầu sức mạnh ở nhiệt độ cao. Thành phần và khả năng chống ăn mòn của các siêu hợp đồng làm cho chúng trở thành một vật liệu tiêu chuẩn để sản xuất các thiết bị y tế. Superalloys cũng đã tìm thấy các ứng dụng ở nhiệt độ rất thấp.
Superalloys đóng một vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp hiện đại do sự kết hợp độc đáo của các tài sản, đặc biệt là trong các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, năng lượng và hóa học.
