A yw Titaniwm yn superalloy

1. Beth sy'n diffinio superalloy?

Mae superalloys (a elwir hefyd yn "uchel - aloion tymheredd") yn ddosbarth o ddeunyddiau metelaidd wedi'u diffinio'n dynn wedi'u peiriannuyn benodol i gadw perfformiad mecanyddol eithriadol o dan wres a straen eithafol. Nid yw eu dosbarthiad yn fympwyol ond ynghlwm wrth dri meini prawf negyddol nad ydynt yn -, y mae Titaniwm a'i aloion yn methu â chwrdd:

Uchel eithafol - Sefydlogrwydd tymheredd: Rhaid i superalloys gynnal cryfder, ymwrthedd ymgripiol (ymwrthedd i ddadffurfiad parhaol o dan hir - term gwres/straen), ac ocsidiad/gwrthiant cyrydiad ar dymheredduwchlaw 650 gradd (1200 gradd f)- ac yn aml yn llawer uwch (ee gradd 1000–1250 ar gyfer graddau datblygedig a ddefnyddir mewn llafnau tyrbin injan jet). Dyma eu nodwedd ddiffiniol: fe'u cynlluniwyd i weithredu mewn amgylcheddau lle mae'r rhan fwyaf o fetelau yn meddalu, dadffurfio, neu'n ocsideiddio'n gyflym.

Cyfansoddiad yn seiliedig ar systemau nicel, cobalt, neu haearn - nicel: Nid yw superalloys yn elfennau annibynnol ond aloion cymhleth wedi'u hadeiladu o amgylch "metel sylfaen" o nicel (y mwyaf cyffredin), cobalt, neu haearn - nicel. Maent yn dibynnu ar union ychwanegiadau elfennau aloi (ee, alwminiwm, titaniwm, twngsten, molybdenwm, rheniwm) i ffurfioCyfnodau cryfhau tymheredd -- fel y cyfnod '- ni₃ (al, ti) mewn nicel - superalloys - sy'n cloi'r microstrwythur yn ei le ac yn atal meddalu wrth wres.

Wedi'i dargedu ar gyfer gwres - cymwysiadau dwys: Mae superalloys yn bwrpas - wedi'u hadeiladu ar gyfer cydrannau sy'n gweithredu yn y rhannau poethaf o systemau: llafnau/llosgyddion tyrbin injan jet, adrannau poeth tyrbin nwy, ffroenellau injan roced, a chydrannau craidd adweithydd niwclear. Mae eu gwerth yn gorwedd wrth alluogi'r systemau hyn i weithredu'n ddibynadwy o dan amodau thermol a fyddai'n dinistrio deunyddiau eraill.

2. Priodweddau Titaniwm: cryf, ond nid "super" ar dymheredd uchel

Mae Titaniwm yn elfen fetelaidd gwrthsefyll ysgafn, cyrydiad - gydag eiddo peirianneg werthfawr - ond mae'r priodweddau hyn wedi'u optimeiddio ar gyferCymedrol - Amgylcheddau tymheredd, nid y gwres eithafol y mae superalloys wedi'u cynllunio i'w drin. Mae cyfyngiadau allweddol titaniwm (a'i aloion) mewn perthynas â superalloys yn cynnwys:

a. Perfformiad Tymheredd: Terfyn Caled Islaw Safonau Superalloy

Y bwlch mwyaf critigol yw anallu Titaniwm i gadw cryfder ar dymheredd uwch na ~ 550 gradd (1020 gradd F). Hyd yn oed ei fwyaf gwres {- aloion masnachol gwrthsefyll - fel ti - 6al {- 2sn-4zr-2mo (Alloy titaniwm "bron i alffa" a ddefnyddir mewn graddfa eiddo Aircraft Uwchradd Uwch

Mae cryfder eu cynnyrch a'u cryfder tynnol yn gostwng yn sydyn (ee, ti - 6Al-4V, yr aloi titaniwm mwyaf cyffredin, yn colli ~ 40% o'i gryfder tymheredd ystafell ar 500 gradd).

Mae gwrthiant ymgripiad yn dod yn annigonol: ar 600 gradd, hyd yn oed o dan straen isel, bydd aloion titaniwm yn anffurfio'n barhaol dros amser - Mae superalloys modd methu yn cael eu peiriannu'n benodol i'w hosgoi.

Mae risg ocsidiad yn cynyddu: uwchlaw 600 gradd, mae titaniwm yn ffurfio haen brau, heb fod yn - ocsid amddiffynnol (yn wahanol i superalloys, sy'n ffurfio sefydlog, hunan - yn gwella graddfeydd ocsid ar 1000 gradd +).

Mae'r terfyn tymheredd hwn yn golygu na ellir defnyddio titaniwm yn y cymwysiadau dwys - sy'n diffinio achosion defnydd superalloy (ee, llafnau tyrbin injan jet, sy'n gweithredu ar 1000 gradd +).

b. Mecanweithiau cyfansoddiad a chryfhau: Dim aliniad â superalloys

Mae titaniwm yn elfen gemegol arunig (rhif atomig 22), nid yn rhan o'r systemau sylfaen nicel/cobalt/haearn - nicel sy'n ffurfio sylfaen yr holl superalloys. Mae ei aloion (ee, Ti-6al-4v, Ti-5al-2.5sn) yn dibynnuMecanweithiau cryfhau gwahanolsy'n aneffeithiol ar dymheredd uchel:

Defnydd SuperalloysCredeiddio dyodiad(ffurfio cyfnodau bach, sefydlog 'neu' 'sy'n blocio symudiad dadleoli) aSolid - Datrysiad Datrysiad(ychwanegu elfennau fel twngsten i "stiffen" y dellt metel) - y ddau wedi'u optimeiddio ar gyfer sefydlogrwydd gwres.

Mae aloion titaniwm, mewn cyferbyniad, yn dibynnu arCaledu Trawsnewid Cyfnod(rheoli cymhareb a chyfnodau trwy driniaeth wres) a chryfhau datrysiad solid - cyfyngedig. Mae'r mecanweithiau hyn yn torri i lawr ar dymheredd uchel, wrth i'r / cyfnodau ddod yn ansefydlog a dadleoliadau yn symud yn rhydd.

c. Cilfachau cais: ysgafn yn erbyn uchel - tymheredd

Mae gwerth Titaniwm yn gorwedd mewn set wahanol o gryfderau -perfformiad ysgafn ar dymheredd cymedrol- sy'n ategu, yn hytrach na gorgyffwrdd â, superalloys:

Mae gan aloion titaniwm (ee, ti - 6al-4v) ddwysedd o ~ 4.5 g/cm³ (hanner dur, ~ 60% o superalloys sy'n seiliedig Offer prosesu cemegol (oherwydd ymwrthedd cyrydiad mewn asidau).

Mae superalloys, mewn cyferbyniad, yn cael eu defnyddio lle mae gwrthiant gwres yn - y gellir ei drafod - hyd yn oed os ydyn nhw'n drymach. Er enghraifft, gall cywasgydd pwysau - injan jet (sy'n gweithredu ar 300–400 gradd) ddefnyddio titaniwm ar gyfer arbedion pwysau, ond bydd y tyrbin pwysau uchel - (1000 gradd +) yn defnyddio nicel {{}} superally 4 cms} {cms} {cms {cms {cms {cms {cms {cms {cms {cms {cms {cms {cms {cms}.

info-446-444 info-445-443

info-445-443 info-441-444

3. A yw unrhyw aloion titaniwm "superalloy - fel"?

Nid yw hyd yn oed yr aloion titaniwm mwyaf datblygedig (ee aluminidau titaniwm rhyngmetallig, neu aloion Tial) yn gymwys fel superalloys. Gall aloion tial (ee, ti - 48al-2cr-2nb) weithredu ar dymheredd ychydig yn uwch (~ 650-750 gradd) nag aloion titaniwm confensiynol ac fe'u defnyddir mewn llafnau tyrbin pwysedd isel o rai peiriannau jet modern (ee, y GE9X). Fodd bynnag:

Mae eu tymheredd uchaf (750 gradd) yn dal i ddisgyn yn is na'r trothwy 800 gradd + ar gyfer mynediad - superalloys lefel (ee inconel 718, sy'n gweithio hyd at 900 gradd).

Nid oes ganddynt ymwrthedd ymgripiad a sefydlogrwydd ocsidiad gwir superalloys: ar 800 gradd, mae aloion Tial yn arddangos ymgripiad cyflym, ond mae superalloys nicel - fel Waspaloy yn cynnal cryfder am filoedd o oriau ar y tymheredd hwnnw.

Nid ydynt yn rhan o'r systemau nicel nicel/cobalt/haearn - sy'n diffinio superalloys, felly cânt eu dosbarthu fel "rhyngmetallics titaniwm datblygedig" yn hytrach na superalloys.

Titanium is a high-performance metal with unique advantages (lightweight, corrosion resistance, biocompatibility), but it does not meet the technical criteria for superalloys. Superalloys are defined by their ability to perform at extreme temperatures (>650 gradd) trwy nicel/cobalt/haearn - nickel - Cyfansoddiadau wedi'u seilio a mecanweithiau cryfhau arbenigol - galluoedd galluoedd galluogrwydd ac nid oes gan ei aloion. Mae'r ddau ddeunydd yn gwasanaethu rolau sy'n gorgyffwrdd yn benodol, heb fod yn -: titaniwm ar gyfer cymwysiadau tymheredd ysgafn, cymedrol -, a superalloys ar gyfer gwres - dwys, uchel, uchel - amgylcheddau straen.

Yn titaniwm yn superalloy