Toplinska obrada je ključni proces za superalloyje, prilagođen poboljšanju njihovih mehaničkih svojstava - poput snage, otpornosti na puzanje, izdržljivost umor i mikrostrukturnu stabilnost - posebno pod ekstremnim uvjetima visokog temperature i visokog stresnih uvjeta. Specifični postupci variraju na osnovu sastava od legure (nikl, kobaltni ili željezo) i njen namjeravanim aplikacijama, ali tehnike ključnih su:
Rješenje žarenje
Ovaj korak uključuje zagrijavanje nadležnog na visokoj temperaturi (obično 900-1250 stepeni, ovisno o leguri) da se rastvaraju intermetalni taloži (npr. "Ili karbide) i postižu uniformu, homogeno čvrsto rješenje. Brzo hlađenje (utapanje u vodi, ulju ili prisilnom zraku) slijedi da se "zamrzne" ove mikrostrukture, sprječavajući grube taloženja reformiranja. Rješenje Isključivanje poboljšava duktilnost i priprema legure za naknadno jačanje prevrtanja oborina. Na primjer:
Nikal-baziran unosel 718 je otopina - ažurna na ~ 980 stupnjeva za rastvaranje "(NI₃NB) taloženje, osiguravajući preinačenu matricu.
Haynes sa sjedištem u kobaltu 25 podvrgava se rješenje za žarljivošću u ~ 1150 stupnjeva za homogenizaciju distribucije hroma i volframa.
Starenje (očvršćivanje oborina))
Nakon rješenja za žarenje, starenje uključuje grijanje legura na nižu temperaturu (600-850 stepeni) za produžene periode (od sati do dana) da bi se stvorio formiranje novčanih kaznih, ravnomjerno raspršenih intermetalnih taloga. Ovi taloži (npr. '-Ni₃ (Al, TI) u niklomnim legurima ili laves fazama u nekim kobaltnim legurama) djeluju kao prepreke za dislokacijsko kretanje, drastično povećavajući snagu. Mnogi superonizi koriste višestruko starenje za optimalne rezultate:
Inconel 718 koristi proces starenja u dva koraka: 720 stepeni 8 sati (peć hlađena do 620 stepeni) + 620 stepen 8 sati, hlađenje zraka, za formiranje gustih "talog.
René 95, veliku čvrstoću niklu, legura sa visokom čvrstoćom, ima 870 stepeni 1 sat + 650 stepen 24 sata da uravnotežuju snagu i otpornost na puzanje.
Vruće izostatičko prešanje (hip)
HIP kombinira visoku temperaturu (do 1200 stepeni) i visokog pritiska (100-200 MPa) u inertnom plinu (npr. Argon) da eliminira internu poroznost, smanjite praznine i homogeniziraju mikrostrukture. Posebno je kritično za superallojeve lijevanja ili prah-metalurgije, poput CMSX-4 (jednokralna legura na bazi kristala), poboljšavajući život umora i smanjenje kvarova povezanih sa oštećenjem u turbinskim noževima.
Stresna olakšanje žarstva
Izvodi se nakon obrade, zavarivanja ili formiranja, ovaj proces zagrijava leguru na 500-800 stepeni za ublažavanje preostalih naprezanja bez promjene primarne mikrostrukture. Sprečava pucanje tokom usluge, od suštinskog značaja za komponente poput raketnih mlaznica ili nuklearnih reaktornih dijelova.
Optimizacija veličine zrna
Toplinski tretmani mogu kontrolirati veličinu zrna da bi se balansiralo ima: fine žitarice Poboljšajte čvrstoću na niskoj temperaturnoj čvrstoću, dok grubo zrna poboljšava otpor puzanja na visokim temperaturama. Na primjer:
Trutni diskovi (podložni visoko rotacijskom stresu) Koristite sitnozrnate superonije (npr. UDIMET 720) pomoću kontroliranog hlađenja tokom žarenja.
Turbinske oštrice (izložene ekstremnoj vrućini) često koriste grubo zrnate ili jednokristalne superonije (npr. PWA 1480) za maksimiziranje otpornosti na puzanje.
Definiranje "najjačih" superonija je složen jer snaga ovisi o kontekstu: temperaturu, vrstu stresa (zatezanje, puzanje, umor) i uvjetima okoliša (korozija, oksidacija) sve uloge. Međutim, nekoliko superallonija ističe se za izuzetnu snagu u određenim scenarijima:
GRX-810
3D-tiskovan nikl Superoelloy razvijen od strane NASA-e, GRX-810 izloži izvanrednu snagu i izdržljivost. Dvostruko je jači od najsavremenijih 3D-ispisanih superonija (npr., Inconel 718) na visokim temperaturama (~ 1093 stepena) i preko 1.000 puta otpornije na puzanje (sporo deformacija pod stalnim stresom). Njegova snaga nastaje iz jedinstvene mikrostrukture nanoznala i oksida, čineći ga idealnim za hipersonska vozila i raketne motore.
René 95
Superoj na bazi nikla široko korišten u zrakoplovstvu, René 95 nudi izuzetnu vlačnu čvrstoću (do 1.600 MPa na sobnoj temperaturi) i otpornosti na povišene temperature. Njegova snaga proizlazi iz guste mreže 'taloga, što ga čini vrhunskim izborom za visokostrencente poput diskova turbine.
Legura 718plus
Napredna verzija Inconela 718, 718Plus zamjenjuje "taloži se sa stabilnijim fazama, pojačanju čvrstoće na višim temperaturama (do 700 stepeni). Održava zatezne snage veće od 1.300 MPa, pogodne za plinske turbinske motore za plin, pogodno za motore za gas za gas.
Kobaltne legure (npr. Haynes 188)
Dok je uglavnom manje jak od niklokih legura na sobnoj temperaturi, superoji sa bazi na bazi Haynes 188 Excel u visokoj temperaturi i otpornosti na oksidaciju (do 1.100 stepeni). Njihova snaga izvedena je od čvrstog rješenja jačanja volfram i hromom, čineći ih kritičnim za susjedne komore za sagorijevanje motora.
GRX-810Često se navodi kao najjači u pogledu čvrstoće čvrstoće i otpornosti na puzanje, dok je René 95 i 718Plus dominiralo u sobnoj temperaturi i umjerenoj čvrstoćoj čvrstoći. "Najjača" etiketa u konačnici ovisi o specifičnim potrebnim kriterijima uspješnosti.
