1. นิกเกิลเป็นอย่างไร - ที่ทำจากซุปเปอร์ลอยลอย

การผลิตนิกเกิล - superalloys ที่ใช้เป็นขั้นตอนขั้นตอนที่ซับซ้อนหลายขั้นตอน - ที่ปรับให้เหมาะกับความแข็งแรงของอุณหภูมิสูง - ความต้านทานการกัดกร่อนและความเสถียรของ microstructural ขั้นตอนสำคัญโดยทั่วไปรวมถึง:

ขั้นตอนที่ 1: การเตรียมวัตถุดิบและการหลอมละลาย

การเลือกวัตถุดิบ: High-purity nickel (often >99.9% บริสุทธิ์) รวมกับปริมาณการผสมที่แม่นยำเช่นโครเมียม (สำหรับความต้านทานออกซิเดชัน) อลูมิเนียมและไทเทเนียม (เพื่อสร้างความเข้มแข็งγ '- ni₃al/ti precipitates) สิ่งสกปรก (เช่นซัลเฟอร์, ออกซิเจน) ถูกควบคุมอย่างเคร่งครัดเนื่องจากพวกเขาลดประสิทธิภาพเชิงกล

การละลาย: กระบวนการสูญญากาศ - มีความโดดเด่นที่จะหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนจากอากาศหรือตะกรันหลอมเหลว วิธีการทั่วไป ได้แก่ :

การหลอมเหนี่ยวนำสูญญากาศ (VIM): ใช้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อละลายวัตถุดิบในสุญญากาศ - ปิดผนึกเบ้าหลอมทำให้มั่นใจได้ว่าองค์ประกอบที่สม่ำเสมอและระดับความบริสุทธิ์ต่ำ

Vacuum arc remelting (var): ติดตาม vim; vim - ingot ถูก remelted เป็นอิเล็กโทรดในสุญญากาศโดยมีโลหะหลอมเหลวแข็งตัวลงในความหนาแน่นและเป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้น (สำคัญสำหรับการลดข้อบกพร่องภายในเช่นความพรุน)

ขั้นตอนที่ 2: การขึ้นรูปหลัก (การแปลง Ingot)

Ingot ที่แข็งตัวจะถูกประมวลผลเพื่อทำลายหยาบเป็น - โครงสร้างจุลภาคหล่อและปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกล:

การตีที่ร้อนแรง: ingot ถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิสูง (โดยทั่วไปคือ 1,000–1200 ° C ใต้จุดหลอมละลาย) และกดหรือทุบเข้าไปใกล้ - สุทธิ - ส่วนประกอบรูปร่าง (เช่นช่องว่างดิสก์กังหัน) โดยใช้กดไฮดรอลิก ขั้นตอนนี้สอดคล้องกับโครงสร้างของธัญพืชและเพิ่มความเหนียว

การรีดร้อน/รีดร้อน: สำหรับการผลิตรูปร่างที่ยาวสม่ำเสมอ (เช่นบาร์แผ่นหรือท่อ) แท่งจะถูกรีดผ่านลูกกลิ้งอุ่นหรือผลักผ่านการตายภายใต้แรงดันสูง

ขั้นตอนที่ 3: การบำบัดความร้อน (การปรับโครงสร้างจุลภาค)

การรักษาด้วยความร้อนเป็นสิ่งสำคัญในการพัฒนาγ 'precipitates ที่ให้นิกเกิล - superalloys สูง - ความแข็งแรงของอุณหภูมิ:

การหลอมโซลูชัน: โลหะผสมถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิสูงกว่าγ 'solvus (โดยทั่วไปคือ 1100–1250 ° C) เพื่อละลายเฟสγทั้งหมดลงในเมทริกซ์นิกเกิลจากนั้นเย็นลงอย่างรวดเร็ว (ดับ) เพื่อดักจับองค์ประกอบโลหะผสมในสารละลายของแข็ง

ริ้วรอย (การตกตะกอนการชุบแข็ง): โลหะผสมดับจะถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่า (700–900 ° C) เป็นเวลาหลายชั่วโมงต่อวัน สิ่งนี้จะช่วยให้เกิดการตกตะกอนอย่างสม่ำเสมอ หลายรอบการแก่ชราอาจใช้เพื่อประสิทธิภาพที่ดีที่สุด

ขั้นตอนที่ 4: การประมวลผลและการตกแต่งที่สอง

การตัดเฉือน: นิกเกิล - superalloys ที่ใช้นั้นยากมากและสวมใส่ - ดังนั้นการตัดเฉือนที่แม่นยำจึงต้องใช้เครื่องมือพิเศษ (เช่นลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์, CBN) และสารหล่อเย็น กระบวนการเช่นการกัดการกลึงหรือการตัดเฉือนไฟฟ้า (EDM) ใช้เพื่อให้ได้ขนาดสุดท้ายและความเรียบของพื้นผิว

การผลิตขั้นสูง (ไม่บังคับ): สำหรับส่วนประกอบที่ซับซ้อน (เช่นใบพัดกังหันที่มีช่องระบายความร้อนภายใน) วิธีการผลิตสารเติมแต่ง (การพิมพ์ 3 มิติ) เช่นการเลือกเลเซอร์เลเซอร์แบบเลือก (SLM) หรือการละลายของลำแสงอิเล็กตรอน (EBM) กระบวนการเหล่านี้สร้างเลเยอร์ชิ้นส่วน - โดย {- ชั้นจากผงโลหะทำให้การออกแบบที่ซับซ้อนในขณะที่ยังคงประสิทธิภาพของโลหะผสม

การตรวจสอบและการควบคุมคุณภาพ: non - การทดสอบการทำลายล้าง (NDT) เทคนิค - เช่นการทดสอบอัลตราโซนิก (สำหรับข้อบกพร่องภายใน), x - การเลี้ยวเบนของเรย์ (สำหรับการวิเคราะห์เฟส)

2. ซุปเปอร์ลอยลอยที่แพงที่สุดคืออะไร

ชื่อของ "superalloy ที่แพงที่สุด" ไม่ได้รับการแก้ไข (ขึ้นอยู่กับราคาวัตถุดิบความซับซ้อนของการผลิตและแอปพลิเคชัน - การแก้ไขเฉพาะ) แต่renium - ที่มีนิกเกิล - superalloys ที่ใช้ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นหมวดหมู่ที่มีราคาแพงที่สุด

เหตุผลสำคัญสำหรับค่าใช้จ่ายสูง:

Ryenium (RE) เป็น Ultra - หายากสูง - องค์ประกอบต้นทุน: RINIUM เป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่หายากที่สุด (ความอุดมสมบูรณ์ ~ 0.001 ppm ในเปลือกโลกของโลก) โดยส่วนใหญ่ขุดเป็นผลพลอยได้จากโมลิบดีนัมหรือการกลั่นทองแดง

บทบาทสำคัญในอัลลอยด์ประสิทธิภาพสูง -: เพิ่ม rhenium (โดยทั่วไป 3–6 wt%) ไปยังนิกเกิล - superalloys ที่ใช้เพื่อปรับปรุงความต้านทานการคืบอย่างมากที่อุณหภูมิสูง (1100–1200 ° C) สิ่งนี้ทำให้อัลลอยเหล่านี้ไม่สามารถถูกแทนที่ได้สำหรับส่วนประกอบที่ร้อนแรงที่สุดของเครื่องยนต์เจ็ทขั้นสูง (เช่นสูง - ใบพัดกังหันแรงดันในเครื่องบินทหารหรือสายการบินเชิงพาณิชย์เช่นโบอิ้ง 787)

ตัวอย่าง: Single - Crystal Nickel - superalloys ที่ใช้ renium

อัลลอยด์ชอบCMSX-4(พัฒนาโดย Cannon - Muskegon) หรือPWA 1484(ใช้ในเครื่องยนต์เจ็ท Pratt & Whitney) มี 3–6% renium การผลิตของพวกเขาต้องการขั้นตอนที่มีราคาแพงเพิ่มเติม (เช่นเดี่ยว - การหล่อคริสตัลซึ่งกำจัดขอบเขตของเมล็ดเพื่อเพิ่มความต้านทานต่อการคืบ) และการควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวด

3. ซุปเปอร์อัลลอยราคาถูกที่สุดคืออะไร

ในหมู่ superalloysIron - superalloys ที่ใช้(เรียกอีกอย่างว่า "Iron - Nickel Superalloys") โดยทั่วไปแล้วราคาไม่แพงที่สุด พวกเขาสมดุลปานกลางสูง - ประสิทธิภาพของอุณหภูมิด้วยวัตถุดิบที่ต่ำกว่าและต้นทุนการผลิตเมื่อเทียบกับนิกเกิล - ตามหรือโคบอลต์ - ทางเลือกที่ใช้

เหตุผลสำคัญสำหรับต้นทุนที่ต่ำกว่า:

องค์ประกอบฐานมากมาย: เหล็กเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดในโลก (ราคาถูกกว่านิกเกิลหรือโคบอลต์) และเหล็ก - superalloys ที่ใช้โดยทั่วไปจะมีเปอร์เซ็นต์ต่ำกว่าขององค์ประกอบราคาแพง (เช่นปริมาณนิกเกิลมักจะเป็น 20-40 wt% ทังสเตน)

การผลิตที่ง่ายกว่า: เหล็กจำนวนมาก - สามารถประมวลผล superalloys ที่ใช้เหล็กหรืออุปกรณ์ปลอม (แตกต่างจากนิกเกิล -} superalloys ซึ่งมักจะต้องละลายสูญญากาศ

ตัวอย่าง: ซีรี่ส์ Incoloy 800

ที่incoloy 800/800h/800htครอบครัวเป็นตัวอย่างคลาสสิกของต่ำ - ค่าใช้จ่ายเหล็ก - superalloys ที่ใช้ โดยทั่วไปแล้วองค์ประกอบของพวกเขาจะรวมถึงนิกเกิล ~ 30–35 wt%, ~ 19–23 wt% chromium และอลูมิเนียม/ไทเทเนียมจำนวนเล็กน้อย (สำหรับการเสริมความแข็งแรง) โดยมีเหล็กทำขึ้นส่วนที่เหลือ ลักษณะสำคัญรวมถึงความต้านทานออกซิเดชันที่ดีถึง ~ 900 ° C และความเข้ากันได้กับกระบวนการผลิตมาตรฐาน

โลหะผสมเหล่านี้ถูกใช้อย่างกว้างขวางในช่วงกลาง - อุณหภูมิไม่ใช่ - แอปพลิเคชันสุดขั้ว - เช่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในโรงไฟฟ้าอุปกรณ์แปรรูปเคมีหรือส่วนประกอบของเตาเผา -

วิถีแห่งนิกเกิล - ทำด้วยซุปเปอร์ลอยลอย