Kaip pagerinti nikelio lydinių medžiagų savybes
Aukštos-gamybos srityse, tokiose kaip aviacija, energetika ir energetika bei chemijos inžinerija, nikelio lydiniai tapo pagrindinėmis svarbiausių komponentų medžiagomis dėl jų puikaus atsparumo aukštai-temperatūrai, atsparumo korozijai ir atsparumo nuovargiui. Tačiau didėjant medžiagų eksploatacinių savybių reikalavimams ekstremaliomis eksploatavimo sąlygomis, kaip toliau gerinti visapusį nikelio lydinių veikimą optimizuojant sudėtį, diegiant naujoves ir apdorojant paviršių, tapo pagrindine technologinių proveržių pramonėje problema.
Sudėties optimizavimas yra pagrindinis būdas pagerinti nikelio lydinių veikimą. Nikelio matricos elementai suteikia stabilų lydinio kietumo pagrindą, nes sutvirtinamas kietu tirpalu, o tokių elementų kaip chromas, molibdenas ir volframas žymiai padidina jo atsparumą oksidacijai ir korozijai. Pavyzdžiui, gaminant aero-variklių turbinų mentes, padidinus renio kiekį ir optimizuojant aliuminio-titano santykį, gali susidaryti tolygiai paskirstyta fazės (Ni3(Al,Ti)) stiprinimo fazė, padidinanti vieno-temperatūrinį stiprumą aukštoje -temperatūroje ir išlaikant struktūrinį stabilumą, viršijantį DD9 10 %. laipsnis . Cheminio hidrinimo reaktoriuose nikelio, chromo ir molibdeno santykio reguliavimas leidžia sukurti specializuotus lydinius, kurie gali atlaikyti aukštą 400-500 laipsnių temperatūrą ir dešimčių megapaskalių slėgį, prailgina įrangos eksploatavimo laiką ir sumažina priežiūros išlaidas.
Pažangūs gamybos procesai suteikia techninę paramą nikelio lydinio eksploatacinių savybių proveržiams. Miltelinė metalurgija, naudojant purškimo miltelius ir karštą izostatinį presavimą, gali pagaminti lydinio medžiagas su smulkiais grūdeliais ir vienoda mikrostruktūra. Pavyzdžiui, aero-variklio turbinų diskuose miltelių superlydinių naudojimas vietoj tradicinių kaltinių lydinių padidina atsparumą nuovargiui 50 %, todėl GE9X variklis gali pasiekti naują aukštą traukos-ir-svorio santykį. Priedo gamybos (3D spausdinimo) technologija, tiksliai kontroliuojant spausdinimo parametrus, leidžia greitai sukurti sudėtingų konstrukcinių komponentų prototipus, optimizuojant grūdelių orientaciją ir sustiprinant fazių pasiskirstymą. Šią technologiją naudojusi įmonė pagamino dujų turbinos degimo kameros komponentą, kuris išlaikė konstrukcinį vientisumą 1200 laipsnių kampu, o tai parodė 40 % pagerėjimą, palyginti su tradiciniais liejimo procesais.
Terminis apdorojimas yra esminis žingsnis kontroliuojant nikelio lydinių mikrostruktūrą. Tirpalo apdorojimas apima kaitinimą aukštoje temperatūroje, kad visiškai ištirptų legiravimo elementai, o po to greitai aušinama, kad susidarytų persotintas kietas tirpalas, padėdamas pagrindą tolesniam stiprinimui. Kita vertus, senėjimo apdorojimas skatina nusodintų fazių tobulinimą vidutinės temperatūros sąlygomis, sudarydamas išsklaidytą stiprinančią struktūrą. Pavyzdžiui, NAS600 nikelio lydinys, apdorojimas tirpalu 1020 laipsnių temperatūroje kartu su dvigubo sendinimo procesu 650 laipsnių temperatūroje leidžia išlaikyti medžiagos takumo ribą, viršijančią 800 MPa esant 650 laipsnių, ir tuo pat metu 25% pagerina atsparumą valkšnumui. Gaminant nikelio lydinį SUH330, super tirpalo apdorojimas 1150–1200 laipsnių temperatūroje kartu su sendinimo procesu 750 laipsnių kampu pašalina liejimo įtampą ir optimizuoja grūdelių ribines sąlygas, pailgindamas nuovargio tarnavimo laiką pakartotinai apkraunant iki daugiau nei 10⁷ ciklų.
Paviršiaus apdorojimo technologija suteikia galutinę garantiją gerinant nikelio lydinių veikimą. Apdorojant azotą, ant medžiagos paviršiaus gali susidaryti iki 1200 HV kietumo nitriduotas sluoksnis, žymiai pagerinantis atsparumą dilimui. Purškiant keramines dangas gali susidaryti šiluminė barjera, sumažinant pagrindo temperatūrą 150-200 laipsnių ir pailginant eksploatavimo laiką aukštoje-temperatūroje. Gaminant branduolinės energijos garo generatorių šilumos perdavimo vamzdžius, aliuminio oksido dangoms padengti naudojama plazminio purškimo technologija, kuri sumažina medžiagos korozijos greitį 90 % 360 laipsnių aukštos temperatūros garų aplinkoje. Naftos chemijos įmonė sėkmingai pratęsė įrangos priežiūros ciklą nuo 2 metų iki 5 metų, purškdama nikelio pagrindo volframo karbido dangą ant nikelio lydinio reaktoriaus vidinės sienelės, taip sutaupydama daugiau nei milijoną juanių metinių priežiūros išlaidų vienam vienetui.
Nuo molekulinio{0}}kompozicijos projektavimo lygio valdymo iki paruošimo proceso nanoskalės valdymo, nuo tikslaus terminio apdorojimo parametrų optimizavimo iki funkcinio paviršiaus modifikavimo išplėtimo, buvo suformuota visa technologinių kelių sistema nikelio lydinių veikimui gerinti. Nuolat tobulėjant pažangiausioms -technologijoms, tokioms kaip vieno-kristalų paruošimas ir kryptingas kietėjimas, nikelio lydiniai laužo tradicines veikimo ribas, juda link aukštesnės temperatūros, stipresnių įtempių ir sunkesnės korozijos aplinkos. Šis pakartotinis medžiagų savybių atnaujinimas ne tik suteikia pagrindinę paramą aukščiausios klasės{5}} įrangos gamybai, bet ir skatina visos pramonės sistemos transformaciją ir atnaujinimą siekiant efektyvumo, patikimumo ir ekologiškumo.
