Je li Titanium Superoelloy

1.Šta definira superalloy?

Superolloys (također se nazivaju i "visoko - temperaturne legure") su usko definirana klasa inženjernih metalnih materijalaposebno za zadržavanje izvanrednih mehaničkih performansi pod ekstremnom vrućinom i stresom. Njihova klasifikacija nije proizvoljna, ali veže se sa tri ne - pregovaračke kriterije, koji titanijum i njegove legure ne ispunjavaju:

Ekstremna stabilnost temperature -: Superomovi moraju održavati snagu, otpornost na puzanje (otpornost na trajnu deformaciju pod dugom - termička toplota / stres) i otpornost na oksidaciju / koroziju na temperaturamaIznad 650 stupnjeva (1200 stepeni f)- I često daleko više (npr. 1000-1250 stepeni za napredne razrede koji se koriste u jet motornim turbinama). Ovo je njihovo definiranje funkcija: osmišljeni su za rad u okruženjima u kojima se većina metala naglo omekšaju, deformišu ili oksidiraju.

Sastav na bazi nikla, kobalta ili željeza - nikla sistema: Superomovi nisu samostalni elementi, već složeni leguri izgrađeni oko "osnovnog metala" nikla (najčešće), kobalta ili željeza - nikla. Oslanjaju se na precizne dodatke legirajućih elemenata (npr. Aluminij, titanijum, volfram, molibden, renium) koji se formirajuVisoko - faze jačanja temperature- kao što je "- ni₃ (al, ti) faza u niklom - sa superonicima - koji zaključavaju mikrostrukturu i sprečavaju omekšavanje na toplotu.

Ciljano za toplotu - intenzivne aplikacije: Superoylloys su svrsi - izgrađeni za komponente koje rade u najtoplijim dijelovima sustava: mlazne turbinske noževe / kombisteri, vrući dijelovi za plinsku turbinu, glavne mlaznice i nuklearne reaktorne komponente. Njihova vrijednost leži u omogućavanju ovih sustava da pouzdano funkcioniraju u termičkim uvjetima koji bi uništili druge materijale.

2. Titanijske nekretnine: jak, ali ne "super" na visokim temperaturama

Titanijum je lagan, korozija ({0}} otporan na metalni element s vrijednim inženjerskim svojstvima - ali ta su svojstva optimizirana zaTemperaturna okruženja umerena -, a ne ekstremna toplina da su superalloji dizajnirani za rukovanje. Ključna ograničenja titanijuma (i njegovih legura) u odnosu na nadlejni uključuju:

a. Temperaturne performanse: tvrda granica ispod nadležne standarde

Najkritičniji jaz je nemogućnost titanijum za zadržavanje snage na temperaturama iznad ~ 550 stepeni (1020 stepeni f). Čak je i njegova najotploitalica - otporna na komercijalne legure - kao što je Ti - 6Al - 2SN-4Zr-2mo ("blizu alpha" legura titanijuma koja se koristi u kompresorima za avione) -Izbili značajnu degradaciju imovine iznad 500-550 stepeni:

Snaga njihove prinose i zatezna čvrstoća padaju naglo (npr. Ti - 6al-4V, najčešća legura titana, gubi ~ 40% svoje sobne temperature snage u 500 stepeni).

Otpornost na puzanje postaje neadekvatna: u 600 stupnjeva, čak i pod niskim stresom, legure titanijum će se trajno deformirati s vremenom - Načini neuspjeha su nadređeni za izbjegavanje.

Oksidacijski rizik se povećava: iznad 600 stepeni, titanijum formira krhki, non - zaštitni oksidni sloj (za razliku od superalonija, koji čine stabilne, samo {- ljekovitosti u obliku oksida u 1000 stepeni +).

Ova temperaturna granica znači da se titanijum ne može koristiti u toplini - intenzivnim aplikacijama koje definiraju slučajeve upotrebe superonallona (npr. Jet motorne turbinske oštrice koje rade u 1000 stepeni +).

b. Sastav i mehanizmi za jačanje: bez poravnanja sa superomasima

Titanijum je samostalni hemijski element (atomski broj 22), a ne dio nikla / željeza - nikl baznih sistema koji čine temelj svih superonija. Njegove legure (npr. TI-6AL-4V, TI-5AL-2,5SN) oslanjaju seRazličiti mehanizmi za jačanjeTo su neefikasno na visokim temperaturama:

Upotreba superomaljakaOtvrdnjavanje oborina(formiranje sitnih, stabilnih "ili" faza koje blokiraju pokret dislokacije) iČvrsta - jačanje rješenja(Dodavanje elemenata poput volframa do "učvršćenih" metalne rešetke) - Obe optimizirani za stabilnost topline.

Legure titana, nasuprot tome, oslanjaju seOčvršćivanje fazne transformacije(Kontrola odnosa i faze putem toplotne obrade) i ograničene čvrste jačanja - jačanja rješenja. Ovi mehanizmi se raspadaju na visokim temperaturama, jer / faze postaju nestabilne i dislokacije se slobodno kreću.

c. Niše aplikacije: Lagana težina vs. Visoko - Temperatura

Vrijednost Titanium leži u drugom skupu snage -Lagane performanse na umjerenim temperaturama- koji nadopunjuju, a ne preklapaju se sa superonicima:

Legura titana (npr. Ti {{{{{{- 6al-4V) imaju ~ 4,5 g / cm³ (pola čelika, od superoma na bazi nikla u kojima je uštedama na težini, a zrakoplovske rotore, medicinski implantati (zbog otpornosti na koroziju u kiselinama).

Superomovi, prema kontrastu, koriste se tamo gdje je otpornost na toplinu ne - po dogovoru - čak i ako su teže. Na primjer, manji kompresor tlaka mlaznica (koji radi u 300-400 stepeni) može koristiti uštedu tlaka za težinu, ali visok ({6}} tlačni turbin (1000 stepeni +) koristiće superoinu poput CMSX - 4 (jednokristalni superoy) za otpornost na toplinu.

info-446-444 info-445-443

info-445-443 info-441-444

3. Jesu li neke legure titana "Superolloy - kao"?

Čak i najnaprednije legure od titana (npr. Intermetralni titanijum aluminide ili legure) ne kvalificiraju se kao superonije. Legure tiala (npr. Ti {{{{{{- 48AL-2CR-2NB) mogu raditi na blago višim temperaturama (~ 650-750 stepeni) od konvencionalnih legura titana i koriste se u turbinskim lopaticama niskog pritiska nekih modernih mlaznih motora (npr. GE9X). Međutim:

Njihova maksimalna temperatura (750 stepeni) i dalje pada ispod praga od 800 stupnjeva + za ulazak - nivoa nivoa (npr. Inconel 718, koji radi do 900 stepeni).

Nedostaje im stabilnost puzanja i oksidacijsku stabilnost istinskih superonija: u 800 stepeni, izložbeni su legure za tialne puzanje, dok niksel - Superomalloys poput Waspaloy-a održavaju snagu na hiljadama sati na tu temperaturu.

Oni nisu dio nikla / kobalta / željeza - nikla sistema koji definiraju nadlejnike, pa su klasificirani kao "napredni titan intermetrallics", a ne superomalloys.

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 stupnjeva) preko nikla / kobalta / glačala - niksela - sa kompozicijama i specijalizovanim mehanizmima za jačanje - sposobnosti titanijum i njegove legure jednostavno ne posjeduju. Dva materijala služe različite, ne - ulogama za preklapanje: titanijum za laganu, umjerenu - temperaturne aplikacije i superomalloys za toplote - napetske okruženja.

Je titanium superoyoy