Բարձր ջերմաստիճանի համաձուլվածքը կոչվում է նաև ջերմային ամրության համաձուլվածք: Ըստ մատրիցային կառուցվածքի՝ նյութերը կարելի է բաժանել երեք կատեգորիայի՝ երկաթի վրա հիմնված նիկելի և քրոմի վրա հիմնված։ Ըստ արտադրության ռեժիմի՝ այն կարելի է բաժանել դեֆորմացված գերհամաձուլվածքի և ձուլված գերհամաձուլվածքի։
Այն անփոխարինելի հումք է օդատիեզերական ոլորտում։ Դա օդատիեզերական և ավիացիոն արտադրության շարժիչների բարձր ջերմաստիճանային մասի հիմնական նյութն է: Այն հիմնականում օգտագործվում է այրման պալատի, տուրբինի սայրի, ուղեցույցի սայրի, կոմպրեսորի և տուրբինային սկավառակի, տուրբինի պատյան և այլ մասերի արտադրության համար: Ծառայության ջերմաստիճանի միջակայքը 600 ℃ - 1200 ℃ է: Սթրեսը և շրջակա միջավայրի պայմանները տարբերվում են՝ կախված օգտագործվող մասերից: Խիստ պահանջներ կան համաձուլվածքի մեխանիկական, ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների նկատմամբ: Դա որոշիչ գործոն է շարժիչի աշխատանքի, հուսալիության և կյանքի համար: Հետևաբար, գերհամաձուլվածքը զարգացած երկրներում ավիատիեզերական և ազգային պաշտպանության ոլորտներում առանցքային հետազոտական նախագծերից է:
Գերհամաձուլվածքների հիմնական կիրառություններն են.
1. Բարձր ջերմաստիճանի խառնուրդ այրման պալատի համար
Ավիացիոն տուրբինային շարժիչի այրման պալատը (նաև հայտնի է որպես բոցավառ խողովակ) բարձր ջերմաստիճանի հիմնական բաղադրիչներից մեկն է: Քանի որ վառելիքի ատոմացումը, նավթի և գազի խառնուրդը և այլ գործընթացներ են իրականացվում այրման պալատում, այրման պալատում առավելագույն ջերմաստիճանը կարող է հասնել 1500 ℃ - 2000 ℃, իսկ այրման պալատում պատի ջերմաստիճանը կարող է հասնել 1100 ℃: Միևնույն ժամանակ այն կրում է նաև ջերմային սթրես և գազային սթրես: Բարձր մղում/քաշ հարաբերակցությամբ շարժիչների մեծ մասն օգտագործում է օղակաձև այրման խցիկներ, որոնք ունեն կարճ երկարություն և բարձր ջերմային հզորություն: Այրման խցիկում առավելագույն ջերմաստիճանը հասնում է 2000 ℃, իսկ պատի ջերմաստիճանը հասնում է 1150 ℃ գազի թաղանթից կամ գոլորշու սառեցումից հետո: Տարբեր մասերի միջև ջերմաստիճանի մեծ գրադիենտները կառաջացնեն ջերմային սթրես, որը կտրուկ կբարձրանա և կնվազի, երբ աշխատանքային վիճակը փոխվի: Նյութը ենթարկվելու է ջերմային ցնցումների և ջերմային հոգնածության բեռի, և կլինեն աղավաղումներ, ճաքեր և այլ անսարքություններ: Ընդհանուր առմամբ, այրման պալատը պատրաստված է թիթեղային խառնուրդից, և տեխնիկական պահանջները ամփոփվում են հետևյալ կերպ՝ ըստ կոնկրետ մասերի սպասարկման պայմանների. Այն ունի որոշակի ակնթարթային և դիմացկուն ուժ, ջերմային հոգնածության կատարում և ընդլայնման ցածր գործակից; Այն ունի բավականաչափ պլաստիկություն և եռակցման հնարավորություն՝ ապահովելու մշակումը, ձևավորումը և միացումը. Այն ունի լավ կազմակերպչական կայունություն ջերմային ցիկլի պայմաններում՝ ծառայության ժամկետի ընթացքում հուսալի շահագործումն ապահովելու համար:
ա. MA956 խառնուրդ ծակոտկեն լամինատ
Վաղ փուլում ծակոտկեն լամինատը պատրաստվել է HS-188 համաձուլվածքի թերթիկից՝ դիֆուզիոն միացման միջոցով լուսանկարվելուց, փորագրվելուց, ակոսավորվելուց և ծակվելուց հետո: Ներքին շերտը կարող է վերածվել իդեալական հովացման ալիքի՝ ըստ դիզայնի պահանջների: Այս կառուցվածքի սառեցման համար անհրաժեշտ է միայն ավանդական թաղանթային հովացման հովացման գազի 30%-ը, ինչը կարող է բարելավել շարժիչի ջերմային ցիկլի արդյունավետությունը, նվազեցնել այրման պալատի նյութի իրական ջերմային կրող հզորությունը, նվազեցնել քաշը և բարձրացնել մղման քաշը: հարաբերակցությունը. Ներկայումս դեռևս անհրաժեշտ է ճեղքել հիմնական տեխնոլոգիան, նախքան այն գործնականում կիրառելը: MA956-ից պատրաստված ծակոտկեն լամինատը Միացյալ Նահանգների կողմից ներկայացված այրման պալատի նոր սերնդի նյութ է, որը կարող է օգտագործվել 1300 ℃ ջերմաստիճանում:
բ. Կերամիկական կոմպոզիտների կիրառումը այրման պալատում
Միացյալ Նահանգները սկսել է ստուգել գազատուրբինների համար կերամիկայի օգտագործման իրագործելիությունը 1971թ.-ից: 1983թ.-ին ԱՄՆ-ում առաջադեմ նյութերի մշակմամբ զբաղվող որոշ խմբեր ձևակերպել են մի շարք կատարողական ցուցանիշներ առաջադեմ ինքնաթիռներում օգտագործվող գազատուրբինների համար: Այս ցուցանիշներն են՝ բարձրացնել տուրբինի մուտքի ջերմաստիճանը մինչև 2200 ℃; Աշխատել քիմիական հաշվարկի այրման վիճակում. Նվազեցրեք այս մասերի վրա կիրառվող խտությունը 8գ/սմ3-ից մինչև 5գ/սմ3; Չեղարկել բաղադրիչների սառեցումը: Այս պահանջները բավարարելու համար ուսումնասիրված նյութերը ներառում են գրաֆիտ, մետաղական մատրիցա, կերամիկական մատրիցային կոմպոզիտներ և միջմետաղային միացություններ՝ ի լրումն միաֆազ կերամիկայի: Կերամիկական մատրիցային կոմպոզիտները (CMC) ունեն հետևյալ առավելությունները.
Կերամիկական նյութի ընդարձակման գործակիցը շատ ավելի փոքր է, քան նիկելի վրա հիմնված համաձուլվածքը, և ծածկույթը հեշտ է հանվում: Միջանկյալ մետաղական ֆետրով կերամիկական կոմպոզիտներ պատրաստելը կարող է հաղթահարել շերտավորման թերությունը, որը հանդիսանում է այրման պալատի նյութերի զարգացման ուղղությունը: Այս նյութը կարող է օգտագործվել 10% - 20% հովացման օդի հետ, իսկ մետաղական հետևի մեկուսացման ջերմաստիճանը ընդամենը մոտ 800 ℃ է, և ջերմության կրող ջերմաստիճանը շատ ավելի ցածր է, քան տարբերվող հովացման և ֆիլմի սառեցման ջերմաստիճանը: Ձուլված գերհամաձուլվածք B1900+կերամիկական ծածկույթով պաշտպանիչ սալիկն օգտագործվում է V2500 շարժիչում, և զարգացման ուղղությունն է՝ փոխարինել B1900 (կերամիկական ծածկույթով) սալիկը SiC-ի վրա հիմնված կոմպոզիտով կամ հակաօքսիդացման C/C կոմպոզիտով: Կերամիկական մատրիցային կոմպոզիտը շարժիչի այրման պալատի մշակման նյութն է 15-20 մղման քաշի հարաբերակցությամբ, և դրա սպասարկման ջերմաստիճանը 1538 ℃ - 1650 ℃ է: Այն օգտագործվում է բոցավառ խողովակի, լողացող պատի և հետայրիչի համար:
2. Բարձր ջերմաստիճանի խառնուրդ տուրբինի համար
Աերոշարժիչի տուրբինի սայրը այն բաղադրիչներից մեկն է, որը կրում է ամենադաժան ջերմաստիճանային բեռը և օդային շարժիչի ամենավատ աշխատանքային միջավայրը: Այն պետք է կրի շատ մեծ և բարդ սթրես բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում, ուստի դրա նյութական պահանջները շատ խիստ են: Աերոշարժիչային տուրբինի շեղբերների համար նախատեսված գերհամաձուլվածքները բաժանվում են.
ա. Բարձր ջերմաստիճանի խառնուրդ ուղեցույցի համար
Դեֆլեկտորը տուրբինային շարժիչի այն մասերից մեկն է, որն ամենաշատն է ազդում ջերմության վրա: Երբ այրման խցիկում անհավասար այրում է տեղի ունենում, առաջին փուլի ուղեցույցի փականի տաքացման բեռը մեծ է, ինչը ուղեցույցի փականի վնասման հիմնական պատճառն է: Նրա սպասարկման ջերմաստիճանը մոտ 100 ℃ ավելի բարձր է, քան տուրբինի սայրը: Տարբերությունն այն է, որ ստատիկ մասերը չեն ենթարկվում մեխանիկական բեռի։ Սովորաբար, հեշտ է առաջացնել ջերմային սթրես, աղավաղում, ջերմային հոգնածության ճաք և տեղային այրում, որը առաջանում է ջերմաստիճանի արագ փոփոխության հետևանքով: Ուղեկցող թիակի համաձուլվածքը պետք է ունենա հետևյալ հատկությունները. և ծածկույթի պաշտպանության կատարումը:
Ներկայում առաջադեմ շարժիչների մեծ մասը, որոնք ունեն բարձր մղում/քաշ հարաբերակցություն, օգտագործում են խոռոչ ձուլածո շեղբեր, և ընտրված են ուղղորդված և մեկ բյուրեղյա նիկելի վրա հիմնված գերհամաձուլվածքներ: Շարժիչը բարձր մղում-քաշ հարաբերակցությամբ ունի բարձր ջերմաստիճան 1650 ℃ - 1930 ℃ և պետք է պաշտպանված լինի ջերմամեկուսիչ ծածկով: Սայրի խառնուրդի սպասարկման ջերմաստիճանը սառեցման և ծածկույթի պաշտպանության պայմաններում ավելի քան 1100 ℃ է, ինչը ապագայում առաջ է քաշում ուղեցույցի սայրի նյութի ջերմաստիճանի խտության արժեքի նոր և ավելի բարձր պահանջներ:
բ. Սուպերհամաձուլվածքներ տուրբինի շեղբերների համար
Տուրբինի շեղբերները աերոշարժիչների հիմնական ջերմային պտտվող մասերն են: Նրանց աշխատանքային ջերմաստիճանը 50 ℃ - 100 ℃ ցածր է ուղեցույցի շեղբերից: Նրանք կրում են մեծ կենտրոնախույս սթրես, թրթռումային սթրես, ջերմային սթրես, օդի հոսքի մաքրում և այլ ազդեցություններ, երբ պտտվում են, իսկ աշխատանքային պայմանները վատ են: Բարձր մղում/քաշ հարաբերակցությամբ շարժիչի տաք ծայրամասային բաղադրիչների ծառայության ժամկետը ավելի քան 2000 ժամ է: Հետևաբար, տուրբինի շեղբերի համաձուլվածքը պետք է ունենա բարձր սողացող դիմադրություն և ճեղքման ուժ սպասարկման ջերմաստիճանում, լավ բարձր և միջին ջերմաստիճանի համապարփակ հատկություններ, ինչպիսիք են բարձր և ցածր ցիկլի հոգնածությունը, սառը և տաք հոգնածությունը, բավարար պլաստիկություն և հարվածային ամրություն և խազերի զգայունություն. Բարձր օքսիդացման դիմադրություն և կոռոզիոն դիմադրություն; Լավ ջերմային հաղորդունակություն և գծային ընդլայնման ցածր գործակից; Ձուլման գործընթացի լավ կատարում; Երկարաժամկետ կառուցվածքային կայունություն, սպասարկման ջերմաստիճանում TCP փուլային տեղումների բացակայություն: Կիրառված խառնուրդն անցնում է չորս փուլով. Դեֆորմացված համաձուլվածքների կիրառությունները ներառում են GH4033, GH4143, GH4118 և այլն; Ձուլման համաձուլվածքի կիրառումը ներառում է K403, K417, K418, K405, ուղղորդված ամրացված ոսկի DZ4, DZ22, մեկ բյուրեղյա համաձուլվածք DD3, DD8, PW1484 և այլն: Ներկայումս այն մշակվել է մինչև մեկ բյուրեղյա համաձուլվածքների երրորդ սերունդ: Չինաստանի մեկ բյուրեղյա համաձուլվածքը DD3 և DD8 համապատասխանաբար օգտագործվում են Չինաստանի տուրբիններում, տուրբոֆան շարժիչներում, ուղղաթիռներում և նավերի շարժիչներում:
3. Բարձր ջերմաստիճանի խառնուրդ տուրբինային սկավառակի համար
Տուրբինային սկավառակը տուրբինային շարժիչի ամենալարված պտտվող կրող մասն է: 8 և 10 մղման քաշի հարաբերակցությամբ շարժիչի անիվի եզրի աշխատանքային ջերմաստիճանը հասնում է 650 ℃ և 750 ℃, իսկ անիվի կենտրոնի ջերմաստիճանը մոտ 300 ℃ է, ջերմաստիճանի մեծ տարբերությամբ: Նորմալ պտտման ժամանակ այն մղում է սայրին մեծ արագությամբ պտտվելու և կրում է առավելագույն կենտրոնախույս ուժ, ջերմային սթրես և թրթռումային սթրես: Յուրաքանչյուր մեկնարկ և կանգառ ցիկլ է, անիվի կենտրոն: Կոկորդը, ակոսային ներքևը և եզրը կրում են տարբեր կոմպոզիտային սթրեսներ: Պահանջվում է, որ համաձուլվածքն ունենա ամենաբարձր զիջման ուժը, հարվածի դիմացկունությունը և սպասարկման ջերմաստիճանում առանց խազերի զգայունության: Ցածր գծային ընդլայնման գործակից; Որոշակի օքսիդացման և կոռոզիոն դիմադրություն; Լավ կտրման կատարում:
4. Օդատիեզերական սուպերհամաձուլվածք
Հեղուկ հրթիռային շարժիչի գերհամաձուլվածքն օգտագործվում է որպես այրման պալատի վառելիքի ներարկիչի վահանակ՝ մղման խցիկում; Տուրբինային պոմպի անկյուն, եզր, գրաֆիտ ղեկի ամրացում և այլն: Հեղուկ հրթիռային շարժիչի բարձր ջերմաստիճանի համաձուլվածքն օգտագործվում է որպես վառելիքի խցիկի ինժեկտորային վահանակ մղման խցիկում; Տուրբինային պոմպի անկյուն, եզր, գրաֆիտ ղեկի ամրացում և այլն: GH4169-ը օգտագործվում է որպես տուրբինի ռոտորի, լիսեռի, լիսեռի թևի, ամրացնողի և այլ կարևոր կրող մասերի նյութ:
Ամերիկյան հեղուկ հրթիռային շարժիչի տուրբինային ռոտորի նյութերը հիմնականում ներառում են ընդունիչ խողովակ, տուրբինի սայր և սկավառակ: GH1131 համաձուլվածքը հիմնականում օգտագործվում է Չինաստանում, իսկ տուրբինի սայրը կախված է աշխատանքային ջերմաստիճանից։ Inconel x, Alloy713c, Astroloy և Mar-M246 պետք է օգտագործվեն հաջորդաբար. Անիվի սկավառակի նյութերը ներառում են Inconel 718, Waspaloy և այլն: Հիմնականում օգտագործվում են GH4169 և GH4141 ինտեգրալ տուրբինները, իսկ շարժիչի լիսեռի համար՝ GH2038A: