Háhita álfelgur er einnig kallað hitastyrk álfelgur. Samkvæmt fylkisbyggingunni má skipta efnum í þrjá flokka: járn-undirstaða nikkel-undirstaða og króm-undirstaða. Samkvæmt framleiðsluham er hægt að skipta því í vansköpuð ofurblendi og steypt ofurblendi.
Það er ómissandi hráefni á sviði geimferða. Það er lykilefnið fyrir háhitahluta flugvéla og flugvélaframleiðslu. Það er aðallega notað til að framleiða brennsluhólf, túrbínublað, stýriblað, þjöppu og hverfladisk, túrbínuhylki og aðra hluta. Þjónustuhitastigið er 600 ℃ - 1200 ℃. Álagið og umhverfisaðstæður eru mismunandi eftir hlutunum sem notaðir eru. Það eru strangar kröfur um vélræna, eðlisfræðilega og efnafræðilega eiginleika málmblöndunnar. Það er afgerandi þáttur fyrir frammistöðu, áreiðanleika og endingu vélarinnar. Þess vegna er ofurblendi eitt af lykilrannsóknarverkefnum á sviði geimferða og landvarna í þróuðum löndum.
Helstu notkun ofurblendis eru:
1. Háhita álfelgur fyrir brennsluhólf
Brunahólfið (einnig þekkt sem logarípa) flugtúrbínuvélarinnar er einn af helstu háhitaþáttunum. Þar sem eldsneytisúðun, olíu- og gasblöndun og önnur ferli eru framkvæmd í brennsluhólfinu getur hámarkshiti í brennsluhólfinu náð 1500 ℃ - 2000 ℃ og vegghiti í brennsluhólfinu getur náð 1100 ℃. Á sama tíma ber það einnig hitaálag og gasálag. Flestar vélar með hátt álag/þyngdarhlutfall nota hringlaga brunahólf, sem hafa stutta lengd og mikla hitagetu. Hámarkshiti í brennsluhólfinu nær 2000 ℃ og vegghitastigið nær 1150 ℃ eftir gasfilmu eða gufukælingu. Stórir hitastigar milli ýmissa hluta munu mynda hitaálag, sem mun hækka og lækka verulega þegar vinnuástandið breytist. Efnið verður fyrir hitaáfalli og hitaþreytuálagi og það verður röskun, sprungur og aðrar bilanir. Almennt er brennsluhólfið úr lakblendi og tæknilegar kröfur eru teknar saman sem hér segir í samræmi við þjónustuskilyrði tiltekinna hluta: það hefur ákveðna oxunarþol og gastæringarþol við skilyrði þess að nota háhita málmblöndu og gas; Það hefur ákveðinn tafarlausan og þrekstyrk, hitauppstreytu og lágan stækkunarstuðul; Það hefur nægilega mýkt og suðugetu til að tryggja vinnslu, mótun og tengingu; Það hefur góðan skipulagsstöðugleika undir hitaferli til að tryggja áreiðanlegan rekstur innan endingartímans.
a. MA956 gljúpt lagskipt málmblöndu
Á fyrstu stigum var gljúpa lagskiptið gert úr HS-188 álplötu með dreifingartengingu eftir að hafa verið ljósmyndað, ætað, rifið og gatað. Hægt er að gera innra lagið að tilvalinni kælirás í samræmi við hönnunarkröfur. Þessi uppbyggingarkæling þarf aðeins 30% af kæligasi hefðbundinnar filmukælingar, sem getur bætt hitauppstreymi vélarinnar, dregið úr raunverulegri hitaburðargetu brennsluhólfsins, dregið úr þyngd og aukið þrýstingsþyngd. hlutfall. Sem stendur er enn nauðsynlegt að brjótast í gegnum lykiltæknina áður en hægt er að taka hana í notkun. Hið gljúpa lagskipt úr MA956 er ný kynslóð af brennsluhólfsefni kynnt af Bandaríkjunum, sem hægt er að nota við 1300 ℃.
b. Notkun keramikefna í brennsluhólf
Bandaríkin hafa byrjað að sannreyna hagkvæmni þess að nota keramik fyrir gasturbínur síðan 1971. Árið 1983 hafa sumir hópar sem tóku þátt í þróun háþróaðra efna í Bandaríkjunum mótað röð af frammistöðuvísum fyrir gasturbínur sem notaðar eru í háþróuðum flugvélum. Þessir vísbendingar eru: auka hitastig túrbínuinntaksins í 2200 ℃; Starfa undir brunaástandi efnareiknings; Dragðu úr þéttleika sem notaður er á þessa hluta úr 8g/cm3 í 5g/cm3; Hætta við kælingu íhluta. Til að uppfylla þessar kröfur eru efnin sem rannsökuð eru grafít, málmfylki, keramik fylki samsett og millimálm efnasambönd auk einfasa keramik. Keramik Matrix Composites (CMC) hafa eftirfarandi kosti:
Stækkunarstuðull keramikefnis er mun minni en nikkel-undirstaða álfelgur og auðvelt er að afhýða húðunina. Með því að búa til keramiksamsetningar með millimálmfilti er hægt að sigrast á gallanum við flögnun, sem er þróunarstefna brennsluhólfsefna. Þetta efni er hægt að nota með 10% - 20% kælilofti, og hitastig málmbakeinangrunar er aðeins um 800 ℃ og hitastigið er miklu lægra en frá mismunandi kælingu og filmukælingu. Steypt ofurblendi B1900+keramikhúðunarhlífðarflísar eru notaðar í V2500 vél, og þróunarstefnan er að skipta út B1900 (með keramikhúð) flísum fyrir SiC-undirstaða samsetta eða andoxunar C/C samsetningu. Keramik fylki samsett er þróunarefni brennsluhólfs hreyfilsins með þyngdarhlutfalli 15-20 og þjónustuhitastig þess er 1538 ℃ - 1650 ℃. Það er notað fyrir loga rör, fljótandi vegg og eftirbrennara.
2. Háhita álfelgur fyrir hverfla
Túrbínublað fyrir flugvélar er einn af þeim íhlutum sem bera mesta hitaálagið og versta vinnuumhverfið í flugvélinni. Það þarf að þola mjög mikið og flókið álag við háan hita, svo efniskröfur þess eru mjög strangar. Ofurblöndurnar fyrir túrbínublöð fyrir flugvélar eru skipt í:
a.Hátt hitastig álfelgur fyrir leiðsögn
Deflector er einn af þeim hlutum túrbínuvélarinnar sem verða fyrir mestum áhrifum af hita. Þegar ójafn bruni á sér stað í brennsluhólfinu er hitunarálag fyrsta stigs stýrispírunnar mikið, sem er aðalástæðan fyrir skemmdum á stýrispírunni. Þjónustuhitastig þess er um 100 ℃ hærra en túrbínublaðsins. Munurinn er sá að kyrrstöðuhlutarnir verða ekki fyrir vélrænu álagi. Venjulega er auðvelt að valda hitaálagi, röskun, hitaþreytasprungu og staðbundnum bruna af völdum hraðra hitabreytinga. Leiðblandan skal hafa eftirfarandi eiginleika: nægilegan háhitastyrk, varanleg skriðafköst og góð hitaþreyta, mikil oxunarþol og hitatæringarþol, hitaálags- og titringsþol, beygjuaflögunargeta, góð mótunarárangur í steypuferli og suðuhæfni, og húðunarvörn.
Sem stendur nota flestar háþróaðar vélar með hátt þrýstings/þyngdarhlutfall holsteypt blað og stefnuvirkt og einkristalt nikkel-undirstaða ofurblendi eru valdar. Vélin með háu þyngdarhlutfalli hefur háan hita upp á 1650 ℃ - 1930 ℃ og þarf að verja hana með hitaeinangrunarhúð. Þjónustuhitastig blaðblöndunnar við kælingu og húðunarvörn er meira en 1100 ℃, sem setur fram nýjar og hærri kröfur um hitaþéttleikakostnað leiðarblaðsefnisins í framtíðinni.
b. Ofurblendi fyrir túrbínublöð
Hverflablöð eru helstu hitaberandi snúningshlutar flugvéla. Vinnuhitastig þeirra er 50 ℃ - 100 ℃ lægra en stýriblöðin. Þeir bera mikla miðflóttaálag, titringsálag, hitauppstreymi, loftflæðishreinsun og önnur áhrif þegar þeir snúast og vinnuaðstæður eru slæmar. Endingartími heitu hluta vélarinnar með háu þrýstings/þyngdarhlutfalli er meira en 2000 klst. Þess vegna skal álfelgur túrbínublaðsins hafa mikla skriðþol og rofstyrk við notkunarhitastig, góða yfirgripsmikla eiginleika fyrir háan og meðalhita, svo sem þreytu í mikilli og lágri lotu, köldu og heitu þreytu, nægilega mýkt og höggseigju, og haknæmi; Hár oxunarþol og tæringarþol; Góð hitaleiðni og lágur línuleg stækkunarstuðull; Góð frammistaða steypuferlis; Langtíma burðarvirki stöðugleiki, engin TCP fasa úrkoma við þjónustuhitastig. Notað álfelgur fer í gegnum fjögur stig; Vansköpuð málmblöndur innihalda GH4033, GH4143, GH4118, osfrv; Notkun á steypu álfelgur inniheldur K403, K417, K418, K405, stefnustýrt gull DZ4, DZ22, einkristal álfelgur DD3, DD8, PW1484, osfrv. Sem stendur hefur það þróast í þriðju kynslóð einkristalla málmblöndur. Einkristal álfelgur Kína DD3 og DD8 eru í sömu röð notaðar í túrbínur Kína, túrbófan vélar, þyrlur og skipshreyflar.
3. Háhita álfelgur fyrir hverfladisk
Túrbínudiskurinn er mest streituvaldandi snúningslagerhluti túrbínuvélarinnar. Vinnuhitastig hjólflans hreyfilsins með þrýstiþyngdarhlutfallinu 8 og 10 nær 650 ℃ og 750 ℃, og hitastig hjólamiðstöðvarinnar er um 300 ℃, með miklum hitamun. Við venjulegan snúning knýr það blaðið til að snúast á miklum hraða og ber hámarks miðflóttaafl, hitaálag og titringsálag. Hver start og stöðvun er hringrás, hjólamiðstöð. Hálsinn, rifbotninn og brúnin bera öll mismunandi samsett álag. Áskilið er að álfelgið hafi hæsta flæðistyrk, höggseigju og ekkert hakviðkvæmni við þjónustuhitastig; Lágur línulegur stækkunarstuðull; Ákveðin oxunar- og tæringarþol; Góð skurðarárangur.
4. Aerospace superalloy
Ofurblendi í fljótandi eldflaugarvélinni er notað sem eldsneytisinnspýtingarspjald brennsluhólfsins í þrýstihólfinu; Túrbínudæluolnbogi, flans, grafítstýrifesting osfrv. Háhita álfelgur í fljótandi eldflaugavél er notað sem innspýtingarspjald fyrir eldsneytishólf í þrýstihólfinu; Túrbínudæluolnbogi, flans, grafítstýrifesting osfrv. GH4169 er notað sem efni í túrbínusnúning, bol, bolhylki, festingu og öðrum mikilvægum burðarhlutum.
Efni hverfla snúðs bandarískra fljótandi eldflaugahreyfla eru aðallega inntaksrör, hverflablað og diskur. GH1131 álfelgur er aðallega notað í Kína og túrbínublaðið fer eftir vinnuhitastigi. Nota ætti Inconel x, Alloy713c, Astroloy og Mar-M246 í röð; Hjóldiskarefnin eru meðal annars Inconel 718, Waspaloy, osfrv. GH4169 og GH4141 samþættir hverflar eru aðallega notaðir og GH2038A er notað fyrir vélarskaftið.