Aukštai{0}}temperatūriniai lydiniai, taip pat žinomi kaip karščiui-atsparūs lydiniai arba superlydiniai, yra metalinių medžiagų klasė, galinti ilgai -veikti aukštoje-temperatūroje ir esant tam tikriems įtempiams. Jie pasižymi puikiu atsparumu aukštos-temperatūros oksidacijai ir karštai korozijai, taip pat pasižymi puikiu atsparumu aukštoje-temperatūroje, atsparumui nuovargiui ir atsparumui šliaužimui. Šie lydiniai pirmiausia naudojami kosmoso, energetikos ir jūrų turbininiuose varikliuose.
Aukštos temperatūros lydinių{0}}klasifikavimas
1. Pagal matricos medžiagą jas galima suskirstyti į tris kategorijas: geležies-, nikelio- ir kobalto- pagrindu.
(1) Geležies-pagrindo aukštos{2} temperatūros lydiniai taip pat vadinami karščiui-atspariu legiruotu plienu. Karščiui -atsparus legiruotasis plienas gali būti skirstomas į martensitinį, austenitinį, perlitinį, feritinį karščiui-atsparų plieną ir kt., atsižvelgiant į jų normalizavimo reikalavimus. Geležies aukštos temperatūros lydinių darbinė temperatūra yra palyginti žema (600–850 laipsnių), tačiau vidutinės temperatūros mechaninės savybės yra geros, kurios yra lygiavertės arba geresnės nei panašių nikelio-lydinių. Be to, jie yra pigūs ir lengvai deformuojasi karšto darbo metu. Paprastai jie naudojami variklio dalyse, kurių darbinė temperatūra yra žemesnė, pavyzdžiui, turbinų diskuose, korpusuose ir velenuose.
(2) Nikelio -pagrindo aukštos{2} temperatūros lydiniai turi aukščiausią darbinę temperatūrą (apie 1000 laipsnių) ir yra plačiai naudojami gaminant karščiausias aviacijos reaktyvinių variklių dalis ir įvairias pramonines dujų turbinas, pvz., turbinų mentes, kreipiamąsias mentes, turbinas ir kt.
(3) Aukštos temperatūros kobalto -lydiniai pasižymi geru liejamumu ir suvirinamumu, todėl gali būti naudojami aukštoje 700–1050 laipsnių temperatūroje. Jį daugiausia sudaro kobaltas, o tipiškas jo atstovas yra K610, kuriame yra daugiau nei 58 % kobalto. Dėl didelės kobalto kainos ir trūkumo jis retai naudojamas namuose ir užsienyje. Esami prekių ženklai yra K640, K644, GH188 ir kt.
2. Pagal paruošimo procesą jis gali būti suskirstytas į deformuotus aukštos -temperatūros lydinius, liejinius aukštos- temperatūros lydinius ir miltelinius aukštos{3} temperatūros lydinius.
(1) Deformuoti aukštos temperatūros lydiniai
Deformuoti aukštos temperatūros{0}}lydiniai yra aukštos temperatūros lydiniai, kurie gaminami šaltai ir karštai apdorojant luitus į įvairius profilius ar dalių ruošinius ir galiausiai į karšto{2} galo dalis. Svarbiausia, kad gali susidaryti lydinio luitas. Palyginti su liejamais aukštos{5}}temperatūriniais lydiniais, deformuoti aukštos{6} temperatūros lydiniai turi žemą legiravimo laipsnį. Todėl lydymosi temperatūra yra aukštesnė, viršutinė karšto darbo temperatūros riba yra aukštesnė, lydinio rekristalizavimo temperatūra yra žemesnė, o apatinė karšto darbo temperatūros riba yra žemesnė. Todėl deformuotų aukštos temperatūros lydinių karštojo darbo diapazonas yra platesnis nei liejamų aukštos temperatūros lydinių. Atsižvelgiant į skirtingus matricos elementus, deformuotus aukštos temperatūros lydinius galima suskirstyti į geležies, deformuotus aukštos temperatūros lydinius, nikelio pagrindu pagamintus deformuotus aukštos temperatūros lydinius ir kobalto pagrindu pagamintus deformuotus aukštos temperatūros lydinius.
(2) Aukštos temperatūros lydinių liejimas
Aukštos{0}}temperatūros lydinių liejimas yra procesas, kurio metu perlydžius lydinio luitus tiesiogiai išliejama arba kryptingai sukietėjama į dalis. Jų plėtra prasidėjo 1940 m. Liejant aukštos temperatūros lydinius, nebeatsižvelgiama į kalimo deformacines savybes. Tikslūs liejimo metodai arba kryptingi kietinimo procesai gali būti naudojami tuščiaviduriams plonasieniams sudėtingų formų ir neuždengtų vidinių ertmių ašmenims išlieti. Todėl bendras elementų kiekis lietuose superlydiniuose yra žymiai didesnis nei deformuotuose superlydiniuose. Kietojo tirpalo stiprinimo elementai yra Re ir Ru, o ugniai atsparaus metalo W kiekis padidintas (kai kuriuose lydiniuose viršija 10%). Nusodinimą{11}}stiprinantys legiravimo elementai, be Al ir Ti, taip pat apima Nb, Ta, Hf ir V.
Lietus superlydinius pagal kietėjimo metodą galima suskirstyti į tris kategorijas: lygiašiai liejinius superlydinius, kryptingai kietėjančius koloninius superlydinius ir monokristalinius superlydinius. Pavieniai-kristaliniai superlydiniai, naujo tipo superlydiniai, susidaro pašalinant visas grūdelių ribas kryptingo kietėjimo būdu. Metalus sudaro atskiri kristalai, todėl jie vadinami vieno-kristalo superlydiniu. Grūdelių ribos yra metalo sritys, kuriose kaupiasi įvairūs iškraipymai, defektai ir priemaišos. Nors kambario temperatūroje jie yra stipresni nei kristale, jie gali paslysti aukštoje temperatūroje. Kai aukštoje temperatūroje grūdelių ribų stiprumas mažėja, metalo stiprumas mažėja. Todėl grūdėtumo ribas pašalinus kryptingai sukietėjus, gaunami pavieniai -kristaliniai superlydiniai, pasižymintys puikiomis savybėmis. Šiuo metu beveik visuose pažangiuose varikliuose naudojamos pavienės{10}kristalinio lydinio turbinos mentės arba kreipiamosios mentės.
(3) Milteliniai aukštos temperatūros lydiniai
Kai karščiui{0}}atsparių lydinių darbinė temperatūra tampa vis aukštesnė, lydiniuose daugėja stiprinamųjų elementų, o sudėtis tampa sudėtingesnė, todėl kai kurie lydiniai gali būti naudojami tik išlieti ir negali būti deformuojami karštu būdu. Be to, padidėjus legiruojamųjų elementų kiekiui, po sukietėjimo nikelio -pagrįstuose lydiniuose labai atsiskiria komponentai, todėl struktūra ir veikimas tampa netolygi. Naudojant miltelinės metalurgijos technologiją aukštos temperatūros lydiniams gaminti,{4}}gali būti išspręstos pirmiau nurodytos problemos. Kadangi miltelių dalelės yra mažos, o aušinimo greitis miltelių gamybos metu yra greitas, pašalinama segregacija ir pagerėja karšto darbo savybės. Lydinys, kurį galima tik išlieti, paverčiamas aukštos temperatūros lydiniu, kurį galima apdoroti karštuoju Milteliniai aukštos temperatūros lydiniai sukūrė naują būdą gaminti didesnio{11}}stiprumo lydinius. Milteliniai aukštos temperatūros lydiniai daugiausia naudojami turbinų diskams, skirtiems didelės -traukos{15}}į-pažangiems orlaivių varikliams gaminti, taip pat naudojami aukštos{17}}temperatūros karšto{18} galo komponentams, pvz., kompresorių diskams, turbinų turbinų velenams, varikliams gaminti.
Aukštos temperatūros lydinių taikymo sritys
1. Orlaiviai
(1) Degimo kamera
Degimo kamera yra vieta, kurioje darbo temperatūra aukščiausia iš visų variklio komponentų. Kai dujų temperatūra degimo kameroje pasiekia 1500{5}}2000 laipsnių, kameros sienelių lydinio temperatūra gali siekti 800-900 laipsnių, o lokaliai – iki 1100 laipsnių. Pastaraisiais metais dauguma degimo kameroje naudojamų aukštos temperatūros lydinių yra kietieji tirpalu sustiprinti lydiniai. Lydiniuose yra daug kietą tirpalą stiprinančių elementų, tokių kaip W, Mo ir Nb. Jie pasižymi atsparumu aukštai temperatūrai ir geromis formavimo bei suvirinimo savybėmis. Tipiškos klasės yra GH1140, GH3030, GH3039, GH3333, GH3018, GH3022, GH3044, GH3128 ir GH3170.
(2) Kreipiamosios mentės
Kreipiamosios mentės yra komponentai, reguliuojantys iš degimo kameros išeinančių dujų srauto kryptį. Jie taip pat vadinami kreipiančiomis mentėmis. Jie yra viena iš turbininio variklio dalių, kurios patiria didžiausią šiluminį šoką. Ypač kai degimas degimo kameroje yra netolygus arba prastai veikia, kreipiančiosios mentelės patiria didesnę šilumos apkrovą. Pažangių turbininių variklių kreipiamųjų mentelių darbinė temperatūra gali siekti 1100 laipsnių. Buitinių kreipiamųjų mentelių lydinių darbinė temperatūra gali siekti 1000–1050 laipsnių. Tipiški aukštos temperatūros lydinių precizinio liejimo lydiniai yra K214, K233, K406, K417, K403, K409, K408, K423B ir kt.
(3) Turbinos mentės
Turbinų mentės yra komponentai, kurių darbo sąlygos yra pačios sunkiausios orlaivių varikliuose. Darbo aplinkos temperatūra aukšta. Įprastos aukštos temperatūros lydinių medžiagos yra GH4033, GH4037, GH4143, GH4049, GH4151, GH4118, GH4220 ir kt., kurias galima naudoti 750{13}}950 laipsnių aplinkoje. Kuriant naujus variklius ir modifikuojant senus modelius, turbinų mentėms gaminti naudojami liejami aukštos temperatūros lydiniai. Tipiškos lietinių lydinių rūšys yra K403, K417, K417G, K418, K403, K405, K4002 ir kt.
