Háhitablöndur eru einnig kallaðar hitaþolnar blöndur. Samkvæmt uppbyggingu efnisins má skipta þeim í þrjá flokka: járn-, nikkel- og króm-. Samkvæmt framleiðsluaðferð má skipta þeim í afmyndaða ofurblöndur og steypta ofurblöndur.
Það er ómissandi hráefni í geimferðaiðnaðinum. Það er lykilefnið fyrir háhitahluta í framleiðsluvélum í geimferðum og flugvélum. Það er aðallega notað til framleiðslu á brunahólfum, túrbínublöðum, leiðarblöðum, þjöppum og túrbínudiskum, túrbínuhúsum og öðrum hlutum. Þjónustuhitastigið er á bilinu 600 ℃ - 1200 ℃. Álag og umhverfisaðstæður eru mismunandi eftir því hvaða hlutar eru notaðir. Strangar kröfur eru gerðar um vélræna, eðlisfræðilega og efnafræðilega eiginleika málmblöndunnar. Það er úrslitaþáttur fyrir afköst, áreiðanleika og endingu vélarinnar. Þess vegna er ofurmálmblöndur eitt af lykilrannsóknarverkefnum á sviði geimferða og varnarmála í þróuðum löndum.
Helstu notkunarsvið ofurmálmblanda eru:
1. Háhitamálmblöndu fyrir brennsluhólf
Brennsluhólfið (einnig þekkt sem logahylki) í flugvélaþyrpingum er einn af lykilhlutum háhitastigs. Þar sem eldsneytisútfelling, blöndun olíu og gass og önnur ferli fara fram í brennsluhólfinu getur hámarkshitastigið í brennsluhólfinu náð 1500 ℃ - 2000 ℃ og vegghitastigið í brennsluhólfinu getur náð 1100 ℃. Á sama tíma þolir það einnig hitaspennu og gasálag. Flestar vélar með hátt hlutfall þrýstikrafts/þyngdar nota hringlaga brennsluhólf, sem eru stutt og hafa mikla varmarýmd. Hámarkshitastigið í brennsluhólfinu nær 2000 ℃ og vegghitastigið nær 1150 ℃ eftir kælingu með gasfilmu eða gufu. Mikill hitahalli milli hinna ýmsu hluta mun valda hitaspennu, sem mun hækka og lækka hratt þegar rekstrarástand breytist. Efnið verður fyrir hitaáfalli og hitaþreytuálagi og það mun myndast aflögun, sprungur og aðrar gallar. Almennt er brennsluhólfið úr plötum og tæknilegar kröfur eru teknar saman sem hér segir í samræmi við notkunarskilyrði tiltekinna hluta: það hefur ákveðna oxunarþol og gasþol við notkun háhitamálmblöndu og gass; það hefur ákveðinn augnabliks- og þolstyrk, hitaþreytuþol og lágan útvíkkunarstuðul; það hefur nægilega mýkt og suðuhæfni til að tryggja vinnslu, mótun og tengingu; það hefur góðan skipulagsstöðugleika við hitahringrás til að tryggja áreiðanlega notkun innan endingartímans.
a. MA956 álfelgur með porous lagskiptum
Á fyrstu stigum var porous lagskipt efni úr HS-188 álplötu með dreifingarlímingu eftir að það var ljósmyndað, etsað, rifið og gatað. Innra lagið er hægt að búa til kjörinn kælirás í samræmi við hönnunarkröfur. Þessi kæling á uppbyggingu þarfnast aðeins 30% af kæligasinu sem notað er við hefðbundna filmukælingu, sem getur bætt varmanýtni vélarinnar, dregið úr raunverulegri varmaburðargetu brunahólfsefnisins, dregið úr þyngd og aukið þrýsti-þyngdarhlutfallið. Eins og er er enn nauðsynlegt að brjóta í gegnum lykiltækni áður en hægt er að nota það í reynd. Porous lagskipt efni úr MA956 er ný kynslóð brunahólfsefnis sem kynnt var til sögunnar í Bandaríkjunum og hægt er að nota við 1300 ℃.
b. Notkun keramiksamsetninga í brennsluhólfi
Bandaríkin hafa byrjað að kanna hagkvæmni þess að nota keramik í gastúrbínur frá árinu 1971. Árið 1983 mótuðu nokkrir hópar sem störfuðu að þróun háþróaðra efna í Bandaríkjunum röð afkastavísa fyrir gastúrbínur sem notaðar eru í háþróuðum flugvélum. Þessir vísar eru: að auka inntakshitastig túrbínunnar í 2200 ℃; að starfa við efnafræðilega útreikninga á brennsluástandi; að draga úr eðlisþyngd þessara hluta úr 8 g/cm3 í 5 g/cm3; að hætta kælingu íhluta. Til að uppfylla þessar kröfur eru efnin sem rannsökuð eru meðal annars grafít, málmfylling, keramikfyllingarsamsetningar og millimálmasambönd auk einfasa keramik. Keramikfyllingarsamsetningar (CMC) hafa eftirfarandi kosti:
Þenslustuðull keramikefnis er mun minni en nikkel-byggðrar málmblöndu og auðvelt er að afhýða húðina. Með því að búa til keramiksamsetningar með millimálmfilti er hægt að vinna bug á flögnunargöllum, sem er þróunarstefna brunahólfefna. Þetta efni er hægt að nota með 10% - 20% kælilofti og hitastig einangrunar málmsins er aðeins um 800 ℃ og hitaþolshitastigið er mun lægra en við frávikskælingu og filmukælingu. Steyptar B1900+ keramikhúðunarhlífar úr ofurálblöndu eru notaðar í V2500 vél og þróunarstefnan er að skipta út B1900 (með keramikhúð) flísum fyrir SiC-byggð samsetningar eða andoxunarefnis C/C samsetningar. Keramikgrunnssamsetning er þróunarefni fyrir brunahólf vélarinnar með þrýstiþyngdarhlutfall upp á 15-20 og notkunarhitastig þess er 1538 ℃ - 1650 ℃. Það er notað fyrir loga rör, fljótandi veggi og eftirbrennslu.
2. Háhitamálmblöndu fyrir túrbínu
Túrbínublöð flugvéla eru einn af þeim íhlutum sem þola mesta hitastigsálagið og versta vinnuumhverfið í flugvél. Þau þurfa að þola mjög mikið og flókið álag við háan hita, þannig að kröfur um efni eru mjög strangar. Ofurmálmblöndur fyrir túrbínublöð flugvéla eru flokkaðar í:
a. Háhitamálmblöndu fyrir leiðsögn
Hliðarinn er einn af þeim hlutum túrbínuvélarinnar sem verður fyrir mestum hitaáhrifum. Þegar ójöfn bruni á sér stað í brunahólfinu verður hitaálag fyrsta stigs leiðarblaðsins mikið, sem er aðalástæðan fyrir skemmdum á leiðarblaðinu. Notkunarhitastig þess er um 100 ℃ hærra en hitastig túrbínublaðsins. Munurinn er sá að kyrrstæðir hlutar eru ekki undir vélrænu álagi. Venjulega er auðvelt að valda hitastreitu, aflögun, hitaþreytusprungum og staðbundnum bruna vegna hraðra hitabreytinga. Leiðarblaðsmálmblandan skal hafa eftirfarandi eiginleika: nægjanlegan hitastyrk, varanlega skriðþol og góða hitaþreytuþol, mikla oxunarþol og hitatæringarþol, hitastreitu- og titringsþol, beygjuaflögunarhæfni, góða mótunarhæfni og suðuhæfni í steypuferli og húðunarvernd.
Nú á dögum nota flestar háþróaðar vélar með hátt hlutfall afls og þyngdar holsteypt blöð, og valið er stefnubundið og einkristallað nikkel-basað ofurmálmblöndur. Vélarnar með hátt hlutfall afls og þyngdar hafa háan hita upp á 1650 ℃ - 1930 ℃ og þarf að vernda þær með einangrandi húðun. Þjónustuhitastig blaðmálmblöndunnar við kælingu og húðunarvernd er meira en 1100 ℃, sem setur nýjar og strangari kröfur um hitastigsþéttleikakostnað leiðarblaðsefnisins í framtíðinni.
b. Ofurmálmblöndur fyrir túrbínublöð
Túrbínublöð eru lykilhitaberandi snúningshlutar flugvéla. Rekstrarhiti þeirra er 50 ℃ - 100 ℃ lægri en stýriblöðin. Þau þola mikið miðflóttaálag, titringsálag, hitaálag, loftstreymiseyðingu og önnur áhrif þegar þau snúast og vinnuskilyrðin eru léleg. Endingartími heitra hluta vélarinnar með hátt hlutfall afls/þyngdar er meira en 2000 klst. Þess vegna ætti málmblanda túrbínublaðanna að hafa mikla skriðþol og brotþol við notkunarhita, góða alhliða eiginleika við hátt og meðalhita, svo sem mikla og lága þreytu, kulda- og heitþreytu, nægilega mýkt og höggþol og næmi fyrir hakum; mikla oxunarþol og tæringarþol; góða varmaleiðni og lágan línulegan þenslustuðull; góða afköst í steypuferli; langtíma byggingarstöðugleiki, engin TCP fasaútfelling við notkunarhita. Málmblandan sem notuð er fer í gegnum fjögur stig; notkun aflöguðra málmblanda felur í sér GH4033, GH4143, GH4118, o.s.frv. Notkun steypumálmblanda nær yfir K403, K417, K418, K405, stefnufest gull DZ4, DZ22, einkristallamálmblöndur DD3, DD8, PW1484, o.fl. Eins og er hefur þriðja kynslóð einkristallamálmblanda þróast. Kínversku einkristallamálmblöndurnar DD3 og DD8 eru notaðar í kínverskum túrbínum, þyrluhreyflum, þyrlum og skipahreyflum, talið í sömu röð.
3. Háhitamálmblöndu fyrir túrbínudisk
Túrbínudiskurinn er sá snúningslegur í túrbínuvélinni sem verður fyrir mestu álagi. Vinnsluhitastig hjólflansans í vélinni með þrýstiþyngdarhlutfalli 8 og 10 nær 650 ℃ og 750 ℃, og hitastig hjólmiðjunnar er um 300 ℃, með miklum hitamun. Við venjulegan snúning knýr það blaðið til að snúast á miklum hraða og ber hámarks miðflóttaafl, hitaspennu og titringsálag. Hver byrjun og stöðvun er hringrás, hjólmiðjan. Hálsinn, botn grópsins og brúnin bera öll mismunandi samsett álag. Málmblandan þarf að hafa hæsta sveigjanleika, höggþol og enga næmi fyrir hakum við notkunarhitastig; Lágt línuleg útvíkkunarstuðull; Ákveðin oxunar- og tæringarþol; Góð skurðargeta.
4. Ofurál fyrir geimferðir
Ofurmálmblandan í fljótandi eldflaugarhreyflum er notuð sem eldsneytissprautuplata í brunahólfinu í þrýstihólfinu; olnbogi, flans, festingar úr grafíti í stýri túrbínu dælunnar o.s.frv. Háhitamálmblanda í fljótandi eldflaugarhreyflum er notuð sem innsprautuplata fyrir eldsneytishólfið í þrýstihólfinu; olnbogi, flans, festingar úr grafíti í stýri túrbínu dælunnar o.s.frv. GH4169 er notað sem efni í túrbínurotor, ás, áshylki, festingar og aðra mikilvæga leguhluta.
Efni sem notuð eru í túrbínusnúru bandarískra fljótandi eldflaugahreyfla eru aðallega inntaksrör, túrbínuspaða og diskur. GH1131 álfelgur er aðallega notaður í Kína og túrbínuspaðanum er háttað eftir vinnuhita. Nota skal Inconel x, Alloy713c, Astroloy og Mar-M246 í röð; Efni sem notuð eru í hjóldiskum eru meðal annars Inconel 718, Waspaloy o.fl. GH4169 og GH4141 samþættar túrbínur eru aðallega notaðar og GH2038A er notað fyrir vélarásinn.