¿Qué son las aleaciones de alta temperatura?

Una aleación de alta temperatura es cualquier material de aleación que pueda funcionar constantemente durante un período prolongado de tiempo en un entorno con altas temperaturas y estrés. También se conoce como Superalloy y tiene una alta fuerza de aleación. Se utiliza ampliamente en entornos severos de alta temperatura, incluidas las industrias nuclear, petroquímica, de turbina de gas, aeroespacial y automotriz.

El desarrollo de turbinas de gas y motores de aviación contemporáneos ha sido sustancialmente ayudado por la aparición de aleaciones de alta temperatura, que les permiten operar a mayores temperaturas, aumentar la eficiencia de la combustión y usar menos energía.

Propiedades típicas:

- Mayor resistencia a la alta temperatura

- Buena oxidación y resistencia a la corrosión

- Buen rendimiento de fatiga

- Buena resistencia a la fractura

La estructura metalográfica es la pequeña red de granos y los bordes entre ellos en aleaciones de alta temperatura. Tiene un gran impacto en las propiedades mecánicas de la aleación, como qué tan bien resiste las altas temperaturas y la fluencia. Los diferentes tipos de aleaciones de alta temperatura (a base de níquel, a base de hierro, a base de cobalto) tienen diferentes microestructuras debido a sus diferentes composiciones.

 fase:La estructura cúbica centrada en la cara (FCC), como la fase principal de carga de la aleación, responsable de la fuerza general

 ' fase:Estructura cúbica centrada en la cara ordenada, fase de fortalecimiento, mejorando la alta resistencia a la temperatura

 " fase:Estructura cúbica centrada en la cara desordenada, como fase de fortalecimiento en algunas aleaciones a base de níquel como Inconel 718

 Carburo:Una fase estable de alta temperatura que puede obstaculizar el deslizamiento y la deriva del límite de grano, mejorar el rendimiento de la fluencia y mejorar la estabilidad del límite de grano

1. Aleaciones de alta temperatura basadas en níquel

Dentro de todo el campo de aleaciones de alta temperatura, las aleaciones a base de níquel tienen una posición particularmente significativa. Se utiliza con mayor frecuencia de las tres aleaciones de alta temperatura, empleadas en la producción de motores a reacción para aviones y los componentes más calientes de varias turbinas de gas industrial.

Su componente principal es el níquel (NI), que generalmente representa más del 50%. Para mejorar su resistencia a altas temperaturas, oxidación, corrosión y fluencia, también contiene cobalto (CO), cromo (Cr), molibdeno (MO), aluminio (Al), titanio (Ti), tungsteno (W), renio (Re) y otros elementos.

Rendimiento principal

- Temperatura de funcionamiento máxima: hasta 1100 grados

-Excelente resistencia a alta temperatura y resistencia a la fluencia, adecuada para un servicio de alta temperatura a largo plazo

- buena resistencia a la oxidación y resistencia a la corrosión de sulfuro

- Algunas aleaciones a base de níquel se pueden soldar y son fáciles de procesar

Calificaciones comunes

- Inconel 718 (UNS N07718): resistencia a alta temperatura y resistencia a la fluencia

- Hastelloy X (UNS N06002): Resistencia a la corrosión, adecuada para cámaras de combustión

- Waspaloy (UNS N07001): Excelente fuerza de alta temperatura

- Rene 41 (UNS N07041): alta resistencia, pero difícil de procesar

- Nimonic 80a (UNS N07080): cuchillas de turbina de gas

Aplicaciones típicas

- cuchillas de turbina de motor de aviones, cámaras de combustión, boquillas

- Componentes de extremo caliente de la turbina de gas, como cámaras de combustión y paletas de guía

- Componentes del reactor de la industria nuclear

- entorno de corrosión a alta temperatura petroquímica

2. Aleación de alta temperatura a base de hierro

El acero de aleación resistente al calor es otro nombre para la aleación de alta temperatura a base de hierro, que se compone principalmente de hierro (Fe) (generalmente mayor al 50%) con trazas de elementos de aleación como Ni y Cr. Dependiendo de sus criterios de normalización, el acero de aleación resistente al calor puede clasificarse como martensita, austenita, perlita, ferrita, etc.

Rendimiento principal

- Uso de la temperatura: 750 ~ 900 grados

- Buena resistencia a la oxidación, adecuada para entornos de alta temperatura

- Low creep resistance and endurance strength, not suitable for extremely high temperature environments (>900 grados)

Calificaciones comunes

Hastelloy D -205: aplicación de alta temperatura resistente a la corrosión

Aplicación típica

- Componentes de turbina de gas (componentes con temperatura de funcionamiento más baja)

- Componentes menores aeroespaciales

- Sistema de escape y válvulas de alta temperatura en la industria automotriz

3. Superalloys basados ​​en cobalto

Cobalt es la base de superaltas a base de cobalto, que tienen aproximadamente un 60% de cobalto en ellos. Para aumentar la resistencia al calor de las superlares, los componentes como CR y Ni deben agregarse simultáneamente.

Propiedades principales

- Excelente resistencia a la oxidación y resistencia a la corrosión térmica, adecuada para entornos extremos

- buena fuerza de alta temperatura, hasta 1000 grados

- Excelente resistencia al desgaste; Algunos usados ​​para recubrimientos resistentes al desgaste

Calificaciones comunes

- Haynes 188 (UNS R30188): resistencia de oxidación fuerte

-Mar-M 509: Adecuado para cuchillas de turbina de gas de alta temperatura

Aplicaciones típicas

- Componentes de extremo caliente de la turbina de gas, como cámaras de combustión

- Hojas de turbina del motor de aviones

- Equipo de alta temperatura de la industria nuclear

- Componentes resistentes al desgaste, como válvulas y rodamientos

 Superalloy con sede en níquel: el mejor rendimiento más común

 Superalloy a base de hierro: bajo costo, resistencia al calor ligeramente pobre

 Superalloy basado en cobalto: capacidades de antioxidación y anticorrosión sobresalientes

1. Solución sólida fortaleció aleaciones de alta temperatura

Para crear grupos de solución sólidas y elevar el contenido de elemento de solución sólida de la matriz de aleación de alta temperatura, los elementos de solución sólida en la aleación se disuelven en la matriz.

 Ventajas:Mejorar la resistencia, la dureza, la dureza y la resistencia al desgaste de las aleaciones de alta temperatura

 Desventajas:Es fácil producir fenómenos, como precipitados reducidos y matriz frágil, lo que afecta la resistencia a la fatiga y la tenacidad de las aleaciones de alta temperatura

 Solicitud:Adecuado para entornos de impacto de alta temperatura a corto plazo, como las carcasas de turbina de gas.

2. La precipitación fortaleció las aleaciones de alta temperatura

Se refiere a agregar una cierta cantidad de elementos de precipitación a la aleación de alta temperatura para formar una fase microscópica con los elementos en la matriz, aumentando así la resistencia a la flexión y al corte de la aleación de alta temperatura.

 Ventajas:

- Mejorar la resistencia a la oxidación y la resistencia a la corrosión de las aleaciones de alta temperatura

- Mejorar la plasticidad, la tenacidad y la fuerza a altas temperaturas

 Desventajas:Formas de la superficie fáciles de formar, la aflojamiento y otros problemas, reduciendo la vida y la vida útil de las aleaciones de alta temperatura

 Solicitud:Adecuado para piezas de servicio de alta temperatura a largo plazo, como las palas de la turbina del motor de la aeronave

3. Aleaciones de alta temperatura fortalecidas con envejecimiento

A través del tratamiento térmico, la fase de fortalecimiento se precipita para mejorar la dureza y la resistencia al calor

 Ventajas: Dureza y rendimiento ajustables

 Solicitud: Adecuado para servicio a largo plazo a altas temperaturas

4. Aleaciones de alta temperatura fortalecidas por dispersión

El objetivo es aumentar la fuerza y ​​la dureza de la aleación agregando partículas duras dispersas. Para aumentar la resistencia y la dureza del metal base, estas partículas duras, que pueden ser óxidos, carburos, etc., en forma de partículas dispersas uniformemente dentro del metal base.

 Ventajas: Buena resistencia a la fatiga y resistencia a la alta temperatura

 Solicitud: Suitable for extremely high-temperature environments (>1200 grados)

1. Superalloy deformado

Se refiere a aleaciones de alta temperatura que pueden procesarse calientes y fríos al forjar, rodar, extrusión y otros procesos.

 Características: buena plasticidad, alta resistencia, adecuada para estructuras complejas

 Temperatura de trabajo: -253 ~ 1320 grados

 Solicitud: disco de turbina del motor de aeronaves, carcasa

2. ENCUENTRO SUPERALLOY

El material de aleación que prepara directamente las partes mediante el método de fundición se llama aleación de alta temperatura de fundición.

Según la matriz, se puede dividir en aleación de alta temperatura a alta temperatura de aleación de aleación de alta temperatura basada en níquel, aleación de alta temperatura basada en níquel y aleación de alta temperatura basada en cobalto

Según el método de cristalización, se puede dividir en aleación de alta temperatura policristalina de aleación de alta temperatura, aleación de aleación de alta temperatura direccional de ala temperatura y aleación direccional de altavoces de alta temperatura y aleación de alta temperatura de fundición a alta temperatura

 Características: Adecuado para entornos de estrés de alta temperatura y complejos, la aleación de cristal único no tiene límites de grano y buen rendimiento de fluencia

 Solicitud: Hojas de turbina del motor de aviones

3. Power Superalloy

Es una aleación de alta temperatura realizada por un proceso de metalurgia en polvo.

Según el método de fortalecimiento de la aleación, se divide en el tipo de fortalecimiento de dispersión y el tipo de fortalecimiento de la precipitación.

 Características: Estructura uniforme, sin segregación, resistencia a la temperatura extremadamente alta

 Solicitud: disco de motor aeroespacial

4. ODS Superalloy

→ OSD: la dispersión de óxido fortaleció Superalloy

El fortalecimiento de la dispersión de óxido de los superailoyes se refiere a un nuevo método de fortalecimiento que agrega una cierta cantidad de óxidos termodinámicamente estables a la superalloy para dispersarlos en la matriz y formar una fase de dispersión de óxido que es insoluble en la matriz, lo que fortalece aún más la aleación. Por lo general, se prepara mediante aleación mecánica.

 Características: Resistencia fuerte de fluencia por encima de 1200 grados

 Solicitud: motor aeroespacial

Aeroespacial: motores de aeronaves, cuchillas de turbina, cámaras de combustión

Turbinas de gas: componentes de alta temperatura de las turbinas de gas para las centrales eléctricas

Industria nuclear: estructuras de reactores nucleares

Industria automotriz: piezas de motor de alto rendimiento

Industria petroquímica: equipo resistente a la corrosión