• burua_pankarta_01

Zientzia eta teknologia aeroespaziala

Zientzia eta teknologia aeroespaziala

Tenperatura handiko aleazioak bero-indar aleazio ere deitzen zaio.Matrize-egituraren arabera, materialak hiru kategoriatan bana daitezke: burdin-oinarritutako nikel-oinarritutako eta kromo-oinarritutako.Ekoizpen moduaren arabera, superaleazio deformatuetan eta superaleazio fundituan bana daiteke.

Aeroespazialean ezinbesteko lehengaia da.Aeroespazialen eta hegazkinaren fabrikazioko motorren tenperatura altuko zatirako funtsezko materiala da.Batez ere errekuntza-ganbera, turbina pala, gida pala, konpresore eta turbina diskoa, turbina kaxa eta beste pieza batzuk fabrikatzeko erabiltzen da.Zerbitzuaren tenperatura tartea 600 ℃ - 1200 ℃ da.Estresa eta ingurumen-baldintzak erabiltzen diren piezen arabera aldatzen dira.Baldintza zorrotzak daude aleazioaren propietate mekaniko, fisiko eta kimikoetarako.Motorren errendimendurako, fidagarritasunerako eta bizitzarako faktore erabakigarria da.Beraz, superaleazioa herrialde garatuetako aeroespazialaren eta defentsa nazionalaren arloko ikerketa-proiektu nagusietako bat da.
Superaleazioen aplikazio nagusiak hauek dira:

1. Tenperatura handiko aleazioa errekuntza-ganberarako

Hegazkin-turbinetako motorren errekuntza-ganbera (sugar-hodi gisa ere ezaguna) tenperatura altuko osagai nagusietako bat da.Erregaiaren atomizazioa, petrolioa eta gasa nahastea eta beste prozesu batzuk errekuntza-ganberan egiten direnez, errekuntza-ganberaren tenperatura maximoa 1500 ℃ - 2000 ℃ irits daiteke eta errekuntza-ganberaren hormaren tenperatura 1100 ℃.Aldi berean, estres termikoa eta gasaren estresak ere jasaten ditu.Bultzada/pisu erlazio handia duten motor gehienek errekuntza-ganbera eraztunak erabiltzen dituzte, luzera laburra eta bero-ahalmen handia dutenak.Errekuntza-ganberaren tenperatura maximoa 2000 ℃-ra iristen da, eta hormaren tenperatura 1150 ℃ra iristen da gas-filma edo lurruna hoztu ondoren.Hainbat piezen arteko tenperatura-gradiente handiek estres termikoa sortuko dute, lan-egoera aldatzen denean nabarmen igo eta jaitsiko dena.Materialak shock termikoa eta neke termikoaren karga jasango ditu, eta distortsioak, pitzadurak eta bestelako akatsak egongo dira.Oro har, errekuntza-ganbera xafla-aleazioz egina dago, eta baldintza teknikoak honela laburbiltzen dira pieza zehatzen zerbitzu-baldintzen arabera: oxidazio-erresistentzia eta gasaren korrosioarekiko erresistentzia du tenperatura altuko aleazioa eta gasa erabiltzeko baldintzetan;Berehalako eta erresistentzia-indarra, neke termikoaren errendimendua eta hedapen-koefiziente baxua ditu;Prozesatzea, konformatzea eta konexioa bermatzeko nahikoa plastikotasun eta soldadura-gaitasun ditu;Antolaketa-egonkortasun ona du ziklo termikoaren azpian funtzionamendu fidagarria bermatzeko.

a.MA956 aleaziozko laminatu porotsua
Hasierako fasean, laminatu porotsua HS-188 aleazio xaflaz egin zen, difusio-lotura bidez, argazkiak atera, grabatu, zirrikatu eta zulatu ondoren.Barruko geruza hozte-kanal ezin hobea bihur daiteke diseinu-baldintzen arabera.Egitura hozte honek filmaren hozte tradizionalaren hozte-gasaren % 30 baino ez du behar, eta horrek motorraren ziklo termikoaren eraginkortasuna hobe dezake, errekuntza-ganberaren materialaren benetako beroa jasateko ahalmena murrizten du, pisua murriztu eta bultzada-pisua areagotu dezake. ratioa.Gaur egun, oraindik beharrezkoa da teknologia gakoa apurtzea erabilera praktikoan jarri aurretik.MA956z egindako laminatu porotsua Estatu Batuek sartutako errekuntza-ganberako materialaren belaunaldi berri bat da, 1300 ℃-tan erabil daitekeena.

b.Zeramikazko konpositeen aplikazioa errekuntza-ganberan
Amerikako Estatu Batuak gas-turbinetarako zeramika erabiltzearen bideragarritasuna egiaztatzen hasi dira 1971tik. 1983an, Estatu Batuetan material aurreratuen garapenean diharduten talde batzuek hegazkin aurreratuetan erabiltzen diren gas-turbinetarako errendimendu-adierazle batzuk formulatu dituzte.Adierazle hauek hauek dira: turbinaren sarrerako tenperatura 2200 ℃-ra igotzea;Kalkulu kimikoaren errekuntza-egoeran jardutea;Murriztu zati horiei aplikatutako dentsitatea 8g/cm3-tik 5g/cm3-ra;Utzi osagaien hoztea.Baldintza horiek betetzeko, aztertutako materialen artean grafitoa, matrize metalikoa, matrize zeramikazko konposatuak eta konposatu intermetalikoak daude zeramika monofasikoez gain.Matrize zeramikazko konpositeek (CMC) abantaila hauek dituzte:
Zeramikazko materialaren hedapen-koefizientea nikelen oinarritutako aleazioena baino askoz txikiagoa da, eta estaldura erraz kentzen da.Zeramikazko konposatuak tarteko metalezko feltroarekin egiteak malutatzearen akatsa gaindi dezake, hau da, errekuntza-ganberako materialen garapen-norabidea.Material hau % 10 - % 20 hozteko airearekin erabil daiteke, eta atzeko isolamendu metalikoaren tenperatura 800 ℃ ingurukoa baino ez da, eta beroa jasaten duen tenperatura hozte dibergentearena eta filmaren hoztearena baino askoz txikiagoa da.Cast superaleazio B1900 + zeramikazko estaldura babesteko teila V2500 motorrean erabiltzen da, eta garapenaren norabidea B1900 (zeramikazko estaldurarekin) fitxa SiC-n oinarritutako konposatuarekin edo C/C antioxidatzailearekin ordezkatzea da.Zeramikazko matrize konposatua motorraren errekuntza-ganberaren garapen-materiala da 15-20 bulkada-pisu erlazioarekin, eta bere zerbitzu-tenperatura 1538 ℃ - 1650 ℃ da.Sugar-hodietarako, horma flotagarrirako eta osteko erregailurako erabiltzen da.

2. Turbinarako tenperatura altuko aleazioa

Aeromotorreko turbinaren pala aeromotorreko tenperatura-kargarik larriena eta lan-ingurunerik txarrena jasaten duten osagaietako bat da.Tenperatura altuetan estres oso handiak eta konplexuak jasan behar ditu, beraz, bere materialaren eskakizunak oso zorrotzak dira.Aeromotorren turbinaren palen superaleazioak honako hauek dira:

1657175596157577

a.Tenperatura altuko aleazioa gidatzeko
Deflectora turbina-motorraren ataletako bat da, beroak gehien eragiten dion ataletako bat.Errekuntza-ganberan errekuntza irregularra gertatzen denean, lehen faseko gida paleta berotzeko karga handia da, hau da gida paleta kaltetzearen arrazoi nagusia.Bere zerbitzu-tenperatura turbinaren palarena baino 100 ℃ inguru handiagoa da.Aldea da pieza estatikoak ez daudela karga mekanikoaren menpe.Normalean, erraza da tenperatura aldaketa azkarrek eragindako estres termikoa, distortsioa, neke termikoko pitzadura eta tokiko erretzea.Gida-aleazioak ezaugarri hauek izango ditu: tenperatura altuko erresistentzia nahikoa, arrastatze iraunkorreko errendimendu ona eta neke termikoko errendimendu ona, oxidazio-erresistentzia eta korrosio termikoaren errendimendu handia, estres termikoa eta bibrazio erresistentzia, tolestura-deformazio-gaitasuna, galdaketa-prozesuaren moldaketa-errendimendu ona eta soldagarritasuna, eta estaldura babesteko errendimendua.
Gaur egun, bultzada/pisu erlazio handia duten motor aurreratu gehienek fundiziozko pala hutsak erabiltzen dituzte, eta nikel-oinarritutako kristal bakarreko superaleazioak aukeratzen dira.Bultzada-pisu erlazio handiko motorrak 1650 ℃ - 1930 ℃ tenperatura altua du eta isolamendu termikoko estalduraz babestu behar du.Hozte eta estaldura babesteko baldintzetan pala aleazioaren zerbitzu-tenperatura 1100 ℃ baino gehiagokoa da, eta horrek etorkizunean gida-palaren materialaren tenperatura-dentsitate-kostuetarako baldintza berriak eta handiagoak ezartzen ditu.

b.Turbinaren paletarako superaleazioak
Turbinaren palak aeromotorretako bero-jasaten duten pieza birakari nagusiak dira.Beren funtzionamendu-tenperatura gida-palek baino 50 ℃ - 100 ℃ baxuagoa da.Estres zentrifugo handia, bibrazio estresa, estres termikoa, aire-fluxua eta beste efektu batzuk jasaten dituzte biratzen direnean, eta lan-baldintzak kaskarrak dira.Bultzada/pisu erlazio handiko motorraren osagai beroen bizitza 2000 ordu baino gehiagokoa da.Hori dela eta, turbinaren pala aleazioak erresistentzia handia eta haustura-indarra izango du zerbitzu-tenperaturan, tenperatura altuko eta ertaineko propietate integral onak, hala nola, ziklo altuko eta baxuko nekea, nekea hotza eta beroa, plastikotasun nahikoa eta inpaktuaren gogortasuna eta koska-sentsibilitatea;Oxidazio-erresistentzia eta korrosioarekiko erresistentzia handia;Eroankortasun termiko ona eta hedapen linealaren koefiziente baxua;Galdaketa-prozesuaren errendimendu ona;Epe luzerako egitura-egonkortasuna, ez dago TCP faseko prezipitaziorik zerbitzu-tenperaturan.Aplikatutako aleazioa lau etapa igarotzen da;Deformatutako aleazioen aplikazioak GH4033, GH4143, GH4118, etab.Galdaketa aleazioen aplikazioak K403, K417, K418, K405, norabide solidotutako urre DZ4, DZ22, kristal bakarreko aleazio DD3, DD8, PW1484, etab. Gaur egun, kristal bakarreko aleazioen hirugarren belaunaldira garatu da.Txinako kristal bakarreko aleazio DD3 eta DD8 Txinako turbinetan, turbofan motoretan, helikopteroetan eta itsasontzietako motorretan erabiltzen dira.

3. Turbina diskorako tenperatura altuko aleazioa

Turbina-diskoa turbina-motorreko errodamendu-zatirik estutuena da.8 eta 10 bultzada-pisu-erlazioa duen motorraren gurpil-bridaren lan-tenperatura 650 ℃ eta 750 ℃-ra iristen da, eta gurpil-zentroaren tenperatura 300 ℃ ingurukoa da, tenperatura alde handiarekin.Errotazio arruntean, pala abiadura handian biratzeko bultzatzen du eta indar zentrifugo maximoa, estres termikoa eta bibrazio-esfortzua jasaten ditu.Irteera eta geldialdi bakoitza ziklo bat da, gurpil-zentroa.Eztarria, zirrikitu hondoa eta ertza guztiak tentsio konposatu desberdinak jasaten dituzte.Aleazioak erresistentzia, talkaren gogortasun eta koska-sentsibilitaterik ez izatea eskatzen du zerbitzu-tenperaturan;Hedapen-koefiziente lineal baxua;Zenbait oxidazio eta korrosioarekiko erresistentzia;Ebaketa-errendimendu ona.

4. Superaleazio aeroespaziala

Suziri-motor likidoaren superaleazioa bultzada-ganberaren erregai-ganberaren erregai-injekzio panel gisa erabiltzen da;Turbina-ponpa ukondoa, brida, grafitozko lema-lokagailua, etab. Suziri likidoen motorreko tenperatura altuko aleazioa erregai-ganberako injektore-panel gisa erabiltzen da bultzada-ganberan;Turbinaren ponparen ukondoa, brida, grafitozko lema finkatzeko eta abar. GH4169 turbinaren errotorearen, ardatzaren, ardatzaren mahuka, finkagailuaren eta beste errodamendu-pieza garrantzitsu gisa erabiltzen da.

Amerikako kohete-motor likidoaren turbina-errotorearen materialak sarrera-hodia, turbinaren pala eta diskoa dira batez ere.GH1131 aleazioa Txinan erabiltzen da batez ere, eta turbinaren pala lan-tenperaturaren araberakoa da.Inconel x, Alloy713c, Astroloy eta Mar-M246 segidan erabili behar dira;Gurpil-diskoen materialen artean Inconel 718, Waspaloy, etab. GH4169 eta GH4141 turbina integralak erabiltzen dira gehienbat, eta GH2038A motorraren ardatzerako.