Saintréithe sár-chóimhiotail nicil-bhunaithe Inconel 718
Inconel 718 - Cad iad airíonna sár-chóimhiotail nicil-bhunaithe - Sainmhíniú
Is superalloy nicil-bhunaithe é Inconel 718 le hairíonna ard-neart agus friotaíocht ard teochta. Léiríonn sé freisin cosaint shuntasach i gcoinne creimeadh agus ocsaídiúcháin.
Superalloys - Inconel - Lanna Tuirbín Is cóimhiotail neamhfheiriúla iad superalloys nó cóimhiotail ardfheidhmíochta a léiríonn neart den scoth agus cobhsaíocht dromchla ag teochtaí arda. Is é a gcumas oibriú go sábháilte ag pointí leá níos airde (suas le 85% den leáphointe (T m ) i gcéimeanna Kelvin, 0.85) a bpríomhairíonna. Úsáidtear superalloys de ghnáth ag teochtaí os cionn 540 céim (1000 céim F) toisc go bhfuil gnáthchóimhiotail cruach agus tíotáiniam ag cailliúint a neart ag na teochtaí seo, agus tá creimeadh coitianta freisin i cruach ag na teochtaí seo. Ag teocht ard, coinníonn superalloys neart meicniúil, friotaíocht le dífhoirmiúchán creep teirmeach, cobhsaíocht dromchla, agus friotaíocht le creimeadh nó ocsaídiú. Is féidir le roinnt sár-chóimhiotail nicil-bhunaithe teochtaí os cionn 1200 céim a sheasamh, ag brath ar chomhdhéanamh an chóimhiotail. De ghnáth déantar superalloys a chaitheamh mar chriostail aonair, agus cé go soláthraíonn teorainneacha gráin neart, laghdaíonn siad friotaíocht creep.
Sár-chóimhiotail atá bunaithe ar nicil
Is ionann sár-chóimhiotail atá bunaithe ar nicil faoi láthair agus níos mó ná 50% de mheáchan na n-inneall aerárthach ardleibhéil. Áirítear le sár-chóimhiotail atá bunaithe ar nicil cóimhiotail neartaithe le tuaslagán soladach agus cóimhiotail aoischrua. Is éard atá i gcóimhiotail aoischruaite maitrís austenític (fcc) ina bhfuil comhdhúile idir-mhiotalacha deasctha comhleanúnach (Al, Ti) de Ni scaipthe agus a bhfuil struchtúr fcc acu. Is cóimhiotail iad sár-chóimhiotail atá bunaithe ar nicil le nicil mar phríomhghné chóimhiotalach. Sna hiarratais a pléadh roimhe seo, is fearr le sár-chóimhiotail nicil-bhunaithe mar ábhair lann seachas cóbalt nó sár-chóimhiotail iarainn-bhunaithe. Tábhachtach maidir le sár-chóimhiotail nicil-bhunaithe ná a n-ard-neart, a fhriotaíocht creep agus a fhriotaíocht creimeadh ag teochtaí arda. Is iondúil go gcaitear lanna tuirbín i bhfoirm sholadaithe treo nó i bhfoirm chriostail aonair. Úsáidtear lanna criostail aonair go príomha sa chéad sraith de chéimeanna tuirbíní.
Forbraíodh iad ar dtús le húsáid i turbochargers inneall loine aerárthach. Sa lá atá inniu ann, tá an t-iarratas is coitianta i gcomhpháirteanna tuirbíní aerárthach, a chaithfidh timpeallachtaí ocsaídeacha dian agus teochtaí arda a sheasamh ar feadh tréimhse réasúnta ama. I measc na n-iarratas reatha tá:
tuirbín gáis aerárthaigh
gléasra cumhachta tuirbín gaile
iarratais leighis
Innill spásárthaí agus roicéad
Trealamh cóireála teasa
Gléasra Cumhachta Núicléiche
Is é nicil an ghné bhunúsach de shár-chóimhiotail, grúpa de chóimhiotail nicil, nicil iarainn agus cóbalt a úsáidtear in innill scaird. Tá friotaíocht den scoth ag na miotail seo maidir le dífhoirmiú creep teirmeach agus coinníonn siad a stiffness, neart, toughness agus cobhsaíocht tríthoiseach ag teochtaí i bhfad níos airde ná ábhair struchtúracha aeraspáis eile.
Ionaill 718
Go ginearálta, is trádmharc cláraithe de Mhiotail Speisialta é Inconel don teaghlach sár-chóimhiotail austenític atá bunaithe ar nicil-cróimiam. Is superalloy nicil-bhunaithe é Inconel 718 le hairíonna ard-neart agus friotaíocht ard teochta. Léiríonn sé freisin cosaint shuntasach i gcoinne creimeadh agus ocsaídiúcháin. Méadaítear neart teocht ard Inconel trí neartú réiteach soladach nó hardening deascadh, ag brath ar an gcóimhiotal. Tá Inconel 718 comhdhéanta de 55% nicil, 21% cróimiam, 6% iarann agus méideanna beaga de mhangainéis, carbóin agus copar.
Tá úsáidí coitianta le haghaidh sár-chóimhiotail in aeraspáis agus i roinnt tionscal ardteicneolaíochta eile. Comhcheanglaíonn an cóimhiotal ardteochta seo friotaíocht creimeadh le neart ábhartha i bhfianaise teasa an-mhór agus feidhmíonn sé go maith sa tionscal núicléach. Úsáideann roinnt stáisiúin chumhachta núicléacha sár-chóimhiotail nicil-bhunaithe le haghaidh croíleacáin imoibreora, slata rialaithe agus comhpháirteanna comhchosúla. Sa tionscal núicléach, go háirithe úsáidtear superalloys cóbalt íseal (mar gheall ar ghníomhachtú féideartha cóbalt 59). Is féidir roinnt comhpháirteanna struchtúracha de chomhthionóil bhreosla núicléach, amhail soic barr agus bun, a dhéanamh as sár-chóimhiotail mar Inconel. Tá an eangach spacer déanta de ghnáth d'ábhar creimeadh-resistant le tras-alt íseal ionsú neodrón teirmeach, de ghnáth cóimhiotal siorcóiniam (~0.18 × 10 –24 cm2). Is féidir an chéad ghreille spásála agus deiridh a dhéanamh freisin as Inconel cóbalt íseal, sár-chóbalt atá oiriúnach le húsáid i dtimpeallachtaí foircneacha in ainneoin brú agus teasa.
creep teirmeach
Is éard atá i creep, ar a dtugtar sreabhadh fuar freisin, dífhoirmiúchán buan a mhéadaíonn le himeacht ama faoi ualach nó strus leanúnach. Tá sé mar thoradh ar nochtadh fada ar strusanna móra seachtracha meicniúla as a dtagann an teorainn toraidh, agus tá sé níos déine in ábhair a théitear ar feadh tréimhsí fada ama. Is é an ráta dífhoirmithe ná feidhm a bhaineann le hairíonna ábhartha, am nochta, teocht nochta, agus ualaí struchtúracha feidhmithe. Is feiniméan an-tábhachtach é creep má úsáidimid ábhair ag teocht ard. Tá creep an-tábhachtach sa tionscal cumhachta agus tá sé ríthábhachtach i ndearadh scairdinnill. I gcás go leor cásanna fánacha a bhfuil saolréanna sách gearr acu (cosúil le lanna tuirbíní in aerárthaí míleata), is mór an t-am chun réabtha a bhreithniú maidir le dearadh. Ar ndóigh, chun é a chinneadh, ní mór tástálacha creep a dhéanamh go dtí an pointe teip; tugtar tástálacha réabtha sléibhe orthu seo.
Cuireann go leor fachtóirí isteach ar fhriotaíocht shreap ábhair mar idirleathadh, deascán agus méid gránach. Go ginearálta, tá trí mhodh ginearálta ann chun creep miotail a chosc. Is é modh amháin miotail a úsáid le pointe leá níos airde, is é an dara modh ábhar a úsáid le méid gráin níos mó, agus is é an tríú modh cóimhiotal a úsáid. Tá droch-fhriotaíocht creep ag teochtaí arda ag miotail ciúbach comhlacht-lárnach (BCC). Mar thoradh air sin, is féidir superalloys bunaithe ar Co, Ni agus Fe, cóimhiotail austenític ciúbach aghaidh-lárnach de ghnáth, a innealtóireacht le friotaíocht ard creep agus dá bhrí sin tá siad ina n-ábhar idéalach i dtimpeallachtaí ardteochta.
scoilteadh creimeadh strus
Ceann de na fadhbanna metallurgical is tromchúisí agus ceann de na príomhábhair imní sa tionscal núicléach ná scoilteadh creimeadh strus (SCC). Tá scoilteadh creimeadh strus mar thoradh ar mheascán de strus teanntachta feidhmeach agus timpeallacht chreimneach, agus tá an dá cheann riachtanach. Is cineál creimthe creimthe intergranular é SCC a tharlaíonn ag teorainneacha gráin faoi ghníomhaíocht strus teanntachta. Tá steels cóimhiotail íseal níos lú so-ghabhálach ná steels ard-chóimhiotail, ach tá siad so-ghabhálach do SCC in uisce ina bhfuil iain chlóiríd. Mar sin féin, níl tionchar ag cóimhiotail nicil-bhunaithe ag iain clóiríd nó hiodrocsaíde. Is sampla de chóimhiotal nicil-bhunaithe atá resistant a scoilteadh creimeadh strus ná Inconel.
Airíonna Cóimhiotal Ardteochta – Inconel 718
Is dian-airíonna iad airíonna ábhair, rud a chiallaíonn go bhfuil siad neamhspleách ar mhais agus féadfaidh siad athrú ó áit go háit laistigh den chóras ag am ar bith. Is éard atá i gceist le bunghnéithe eolaíocht na n-ábhar ná staidéar a dhéanamh ar struchtúr ábhar agus iad a nascadh lena n-airíonna (meicniúla, leictreacha, etc.). A luaithe a thuigeann eolaithe na n-ábhar an comhghaol seo idir struchtúir agus réadmhaoin, is féidir leo bogadh ar aghaidh chun staidéar a dhéanamh ar fheidhmíocht choibhneasta ábhar in fheidhmchlár ar leith. Is iad na príomhchinntithigh a bhaineann le struchtúr ábhair agus a n-airíonna ná na heilimintí ceimiceacha a chomhdhéanann í agus an bealach a phróiseáiltear é ina fhoirm dheiridh.
Airíonna Meicniúla Cóimhiotail Ardteochta – Inconel 718
Is minic a roghnaítear ábhair le haghaidh feidhmeanna éagsúla toisc go bhfuil meascán idéalach airíonna meicniúla acu. I gcás feidhmeanna struchtúracha, tá airíonna ábhair ríthábhachtach agus ní mór d'innealtóirí iad a chur san áireamh.
Neart na gcóimhiotail - Inconel 718
I meicnic na n-ábhar, is é neart ábhair a chumas ualach feidhmeach a sheasamh gan teip nó dífhoirmiúchán plaisteach. Cuireann neart ábhair san áireamh go bunúsach an gaol idir an t-ualach seachtrach a chuirtear ar an ábhar agus an dífhoirmiú nó an t-athrú ar thoisí an ábhair. Is é neart ábhair ná a chumas an t-ualach feidhmeach seo a sheasamh gan teip nó dífhoirmiúchán plaisteach.
neart teanntachta deiridh
Braitheann neart teanntachta deiridh an superalloy - Inconel 718 ar an bpróiseas cóireála teasa ach tá sé thart ar 1200 MPa.
Is é an neart teanntachta deiridh an t-uasluach ar chuar strus-bhrú innealtóireachta. Freagraíonn sé seo leis an strus uasta is féidir leis an struchtúr i teannas a thacú. Is minic a thagraítear do neart teanntachta deiridh go simplí mar "neart teanntachta" nó fiú go simplí "deireadh". Má chuirtear an strus seo i bhfeidhm agus a chothabháil, féadfaidh sé briseadh a chur faoi deara. De ghnáth, tá an luach seo i bhfad níos airde ná an strus toraidh (50 go 60 faoin gcéad níos airde ná neart toraidh roinnt cineálacha miotail). Nuair a shroicheann ábhar insínte a neart deiridh, tiocfaidh muineál síos nuair a laghdaíonn an limistéar trasghearrtha go háitiúil. Ní chuimsíonn an cuar brú-strus strusanna os cionn an neart deiridh. Cé gur féidir le dífhoirmíochtaí leanúint ar aghaidh ag méadú, is gnách go laghdaítear strusanna tar éis an neart deiridh a bhaint amach. Is airí dlúth é seo; dá bhrí sin níl a luach ag brath ar mhéid an eiseamail. Mar sin féin, braitheann sé ar fhachtóirí eile cosúil le hullmhú an eiseamail, an timpeallacht tástála agus teocht an ábhair. Raonta an neart teanntachta deiridh ó 50 MPa le haghaidh alúmanam go dtí suas le 3000 MPa le haghaidh cruach ard-neart.
Neart Toradh
Braitheann neart toraidh an superalloy - Inconel 718 ar an bpróiseas cóireála teasa ach tá sé thart ar 1030 MPa.
Is é an pointe toraidh an pointe ar an gcuar brú-strus a léiríonn teorainn an iompair leaisteacha agus tosú an iompair plaisteach. Is maoin ábhartha é neart toraidh nó strus toraidh a shainmhínítear mar an strus ag a dtosaíonn an t-ábhar ag dífhoirmiú go plaisteach, agus is é an pointe toraidh an pointe a thosaíonn dífhoirmiúchán neamhlíneach (leaisteacha + plaisteach). Roimh an bpointe toraidh, dífhoirmfidh an t-ábhar go leaisteacha agus fillfidh sé ar a chruth bunaidh nuair a bhaintear an strus feidhmeach. Nuair a sháraítear an pointe toraidh, beidh cuid den dífhoirmiúchán buan agus do-aisiompaithe. Léiríonn roinnt steels agus ábhair eile iompar ar a dtugtar feiniméan pointe toraidh. Athraíonn láidreachtaí toraidh ó 35 MPa d'alúmanam íseal-neart go dtí níos mó ná 1400 MPa do chruach ultra-ard-neart.
Modal leaisteachas Young
Is é modúl leaisteachas The Young ar an sár-chóimhiotail - Inconel 718 ná 200 GPa.
Is é modulus elasticity Young an modulus leaisteachas faoi strusanna teanntachta agus comhbhrúiteacha i staid leaisteacha líneach an dífhoirmithe aonaisigh agus déantar é a mheas de ghnáth trí thástálacha teanntachta. Nuair a shroichtear an strus deiridh, beidh an réad in ann a thoisí a fháil ar ais nuair a bhaintear an t-ualach. Mar gheall ar an strus feidhmeach, bogann na hadaimh sa chriostail óna suíomhanna cothromaíochta. Díláithrítear na hadaimh go léir faoin méid céanna ach coinníonn siad a gcéimseata choibhneasta fós. Nuair a bhaintear an strus, filleann na hadaimh go léir go dtí a seasaimh bhunaidh agus ní tharlaíonn aon dífhoirmiúchán buan. De réir dhlí Hooke, tá an strus i gcomhréir le brú (sa réigiún leaisteacha) agus is é an fána modulus Young. Tá modulus Young cothrom le strus fadaimseartha roinnte ar bhrú.
Cruas an chóimhiotail - Inconel 718
Braitheann cruas Brinell an shárchóimhiotail – Inconel 718 ar an bpróiseas cóireála teasa ach tá sé thart ar 330 MPa.
In eolaíocht na n-ábhar, is éard atá i gceist le cruas ná an cumas eangú dromchla (dífhoirmiú plaisteach logánta) agus scratching a sheasamh. B'fhéidir gurb é cruas an t-airí ábhartha is lú dea-shainithe, toisc go bhféadfadh sé seasamh in aghaidh scrathadh, scríobadh, eangú nó fiú friotaíocht le foirmiú nó dífhoirmiúchán áitiúil plaisteach. Ó thaobh na hinnealtóireachta de, tá cruas tábhachtach toisc go n-ardóidh friotaíocht caitheamh ar fhrithchuimilt nó ionsaí gaile, ola agus uisce de réir a chruas méadaithe.
Tá tástáil chruas Brinell ar cheann de na tástálacha cruas eangaithe a forbraíodh le haghaidh tástála cruais. I dtástáil Brinell, brúitear indenter sféarúil crua isteach sa dromchla miotail chun a thástáil faoi ualach ar leith. Úsáideann gnáth-thástáil liathróid chruach chruaite ar thrastomhas 10 mm (0.39 in) mar an eangach le fórsa 3,000 kgf (29.42 kN; 6,614 lb). Fanann an t-ualach seasta ar feadh tréimhse sonraithe (idir 10 agus 30 soicind). Le haghaidh ábhair níos boige, bain úsáid as níos lú fórsa; le haghaidh ábhair níos deacra, bain úsáid as liathróidí chomhdhúile tungstain in ionad liathróidí cruach.
Soláthraíonn an tástáil seo torthaí uimhriúla chun cruas ábhair a chainníochtú, arna shloinneadh mar Uimhir Cruas Brinell - HB. Sainítear luachanna cruas Brinell mar HBW de réir na gcaighdeán tástála is coitianta a úsáidtear (ASTM E10-14[2] agus ISO 6506–1:2005) (H ó chruas, B ó chruas Brinell, agus W ón ábhar tungstain indenter ( tungstain) rudaí carbide). I gcaighdeáin roimhe seo, baineadh úsáid as HB nó HBS chun tagairt a dhéanamh do thomhais a rinneadh le indenter cruach.
Is é uimhir chruas Brinell (HB) an t-ualach roinnte ar achar dromchla an eangaithe. Déantar trastomhas an imprisean a thomhas ag baint úsáide as micreascóp le scála forshuite. Ríomhtar luach cruas Brinell leis an bhfoirmle seo a leanas:
Tá roinnt modhanna tástála a úsáidtear go coitianta (mar Brinell, Knoop, Vickers, agus Rockwell). Tá táblaí ar fáil ina bhfuil luachanna cruas comhghaolaithe ó mhodhanna éagsúla tástála i gcás ina bhfuil comhghaol infheidhme. I ngach scála, seasann luachanna arda cruas do mhiotail chrua.
Airíonna Teirmeacha Cóimhiotal Ardteochta – Inconel 718
Tagraíonn airíonna teirmeacha ábhair dá fhreagra ar athruithe ar theocht agus ar fheidhmiú teasa. Nuair a ionsúnn solad fuinneamh i bhfoirm teasa, méadaíonn a theocht agus méadaíonn a mhéid. Ach imoibríonn ábhair éagsúla go difriúil le téamh.
Is airíonna iad toilleadh teasa, leathnú teirmeach, agus seoltacht theirmeach atá ríthábhachtach go minic maidir le húsáid phraiticiúil solad.
Leáphointe Cóimhiotal Ardteochta – Inconel 718
Leáphointe sár-chóimhiotail – Tá leáphointe thart ar 1400 céim ag cruach Inconel 718.
Go ginearálta, is é leá an t-athrú céime ar shubstaint ó chéim soladach go céim leachtach. Is é leáphointe substainte an teocht ag a dtarlaíonn an t-athrú céime seo. Sainmhíníonn an leáphointe freisin na coinníollacha faoinar féidir le solaid agus leachtanna a bheith ann i gcothromaíocht.
Seoltacht Theirmeach Cóimhiotal Ardteochta - Inconel 718
Cóimhiotal ardteochta - Tá seoltacht teirmeach de 6.5 W/(mK) ag Inconel 718.
Déantar airíonna aistrithe teasa ábhar soladach a thomhas trí airí ar a dtugtar seoltacht theirmeach k (nó λ), in aonaid W/mK. Is tomhas é ar chumas substainte teas a aistriú trí ábhar trí sheoladh. Tabhair faoi deara go bhfuil feidhm ag dlí Fourier maidir le gach ábhar beag beann ar a staid (soladach, leacht nó gás), agus mar sin tá feidhm aige freisin maidir le leachtanna agus gáis.
