అధిక ఉష్ణోగ్రత మిశ్రమాన్ని ఉష్ణ శక్తి మిశ్రమం అని కూడా అంటారు. మాతృక నిర్మాణం ప్రకారం, పదార్థాలను మూడు వర్గాలుగా విభజించవచ్చు: ఇనుము ఆధారిత నికెల్ ఆధారిత మరియు క్రోమియం ఆధారిత. ఉత్పత్తి విధానం ప్రకారం, దీనిని వికృతమైన సూపర్‌లాయ్ మరియు కాస్ట్ సూపర్‌లాయ్‌గా విభజించవచ్చు.
ఏరోస్పేస్ రంగంలో ఇది ఒక అనివార్యమైన ముడి పదార్థం. ఇది ఏరోస్పేస్ మరియు ఏవియేషన్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ ఇంజిన్‌ల యొక్క అధిక-ఉష్ణోగ్రత భాగానికి కీలకమైన పదార్థం. ఇది ప్రధానంగా దహన చాంబర్, టర్బైన్ బ్లేడ్, గైడ్ బ్లేడ్, కంప్రెసర్ మరియు టర్బైన్ డిస్క్, టర్బైన్ కేస్ మరియు ఇతర భాగాల తయారీకి ఉపయోగించబడుతుంది. సేవ ఉష్ణోగ్రత పరిధి 600 ℃ - 1200 ℃. ఉపయోగించిన భాగాలను బట్టి ఒత్తిడి మరియు పర్యావరణ పరిస్థితులు మారుతూ ఉంటాయి. మిశ్రమం యొక్క యాంత్రిక, భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాల కోసం కఠినమైన అవసరాలు ఉన్నాయి. ఇంజిన్ యొక్క పనితీరు, విశ్వసనీయత మరియు జీవితానికి ఇది నిర్ణయాత్మక అంశం. అందువల్ల, అభివృద్ధి చెందిన దేశాలలో ఏరోస్పేస్ మరియు జాతీయ రక్షణ రంగాలలో సూపర్‌లాయ్ కీలకమైన పరిశోధన ప్రాజెక్టులలో ఒకటి.
సూపర్ అల్లాయ్స్ యొక్క ప్రధాన అప్లికేషన్లు:
1. దహన చాంబర్ కోసం అధిక ఉష్ణోగ్రత మిశ్రమం
ఏవియేషన్ టర్బైన్ ఇంజిన్ యొక్క దహన చాంబర్ (దీనిని ఫ్లేమ్ ట్యూబ్ అని కూడా పిలుస్తారు) కీలకమైన అధిక-ఉష్ణోగ్రత భాగాలలో ఒకటి. దహన చాంబర్లో ఇంధన అటామైజేషన్, ఆయిల్ మరియు గ్యాస్ మిక్సింగ్ మరియు ఇతర ప్రక్రియలు జరుగుతాయి కాబట్టి, దహన చాంబర్లో గరిష్ట ఉష్ణోగ్రత 1500 ℃ - 2000 ℃ మరియు దహన చాంబర్‌లోని గోడ ఉష్ణోగ్రత 1100 ℃ కి చేరుకుంటుంది. అదే సమయంలో, ఇది ఉష్ణ ఒత్తిడి మరియు గ్యాస్ ఒత్తిడిని కూడా కలిగి ఉంటుంది. అధిక థ్రస్ట్/బరువు నిష్పత్తి కలిగిన చాలా ఇంజిన్‌లు చిన్న పొడవు మరియు అధిక ఉష్ణ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉండే వార్షిక దహన గదులను ఉపయోగిస్తాయి. దహన చాంబర్‌లోని గరిష్ట ఉష్ణోగ్రత 2000 ℃కి చేరుకుంటుంది మరియు గ్యాస్ ఫిల్మ్ లేదా ఆవిరి శీతలీకరణ తర్వాత గోడ ఉష్ణోగ్రత 1150 ℃కి చేరుకుంటుంది. వివిధ భాగాల మధ్య పెద్ద ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతలు ఉష్ణ ఒత్తిడిని సృష్టిస్తాయి, ఇది పని స్థితి మారినప్పుడు తీవ్రంగా పెరుగుతుంది మరియు పడిపోతుంది. పదార్థం థర్మల్ షాక్ మరియు థర్మల్ ఫెటీగ్ లోడ్‌కు లోబడి ఉంటుంది మరియు వక్రీకరణ, పగుళ్లు మరియు ఇతర లోపాలు ఉంటాయి. సాధారణంగా, దహన చాంబర్ షీట్ మిశ్రమంతో తయారు చేయబడింది మరియు నిర్దిష్ట భాగాల సేవా పరిస్థితుల ప్రకారం సాంకేతిక అవసరాలు ఈ క్రింది విధంగా సంగ్రహించబడ్డాయి: ఇది అధిక-ఉష్ణోగ్రత మిశ్రమం మరియు వాయువును ఉపయోగించే పరిస్థితులలో నిర్దిష్ట ఆక్సీకరణ నిరోధకత మరియు గ్యాస్ తుప్పు నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది; ఇది నిర్దిష్ట తక్షణ మరియు ఓర్పు బలం, థర్మల్ ఫెటీగ్ పనితీరు మరియు తక్కువ విస్తరణ గుణకం; ఇది ప్రాసెసింగ్, ఫార్మింగ్ మరియు కనెక్షన్‌ను నిర్ధారించడానికి తగినంత ప్లాస్టిసిటీ మరియు వెల్డ్ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది; సేవా జీవితంలో నమ్మకమైన ఆపరేషన్‌ను నిర్ధారించడానికి ఇది ఉష్ణ చక్రంలో మంచి సంస్థాగత స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది.
a. MA956 మిశ్రమం పోరస్ లామినేట్
ప్రారంభ దశలో, పోరస్ లామినేట్ HS-188 అల్లాయ్ షీట్‌తో ఫోటోగ్రాఫ్, ఎచెడ్, గ్రూవ్ మరియు పంచ్ తర్వాత డిఫ్యూజన్ బాండింగ్ ద్వారా తయారు చేయబడింది. డిజైన్ అవసరాలకు అనుగుణంగా లోపలి పొరను ఆదర్శవంతమైన శీతలీకరణ ఛానెల్‌గా తయారు చేయవచ్చు. ఈ నిర్మాణ శీతలీకరణకు సాంప్రదాయ ఫిల్మ్ కూలింగ్ యొక్క శీతలీకరణ వాయువులో 30% మాత్రమే అవసరం, ఇది ఇంజిన్ యొక్క థర్మల్ సైకిల్ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది, దహన చాంబర్ పదార్థం యొక్క వాస్తవ ఉష్ణ బేరింగ్ సామర్థ్యాన్ని తగ్గిస్తుంది, బరువును తగ్గిస్తుంది మరియు థ్రస్ట్-బరువును పెంచుతుంది. నిష్పత్తి. ప్రస్తుతానికి, ఆచరణాత్మక ఉపయోగంలోకి రావడానికి ముందు కీలకమైన సాంకేతికతను విచ్ఛిన్నం చేయడం ఇంకా అవసరం. MA956తో తయారు చేయబడిన పోరస్ లామినేట్ అనేది యునైటెడ్ స్టేట్స్ ప్రవేశపెట్టిన కొత్త తరం దహన చాంబర్ పదార్థం, దీనిని 1300 ℃ వద్ద ఉపయోగించవచ్చు.
బి. దహన చాంబర్లో సిరామిక్ మిశ్రమాల అప్లికేషన్
యునైటెడ్ స్టేట్స్ 1971 నుండి గ్యాస్ టర్బైన్‌ల కోసం సిరామిక్‌లను ఉపయోగించడం యొక్క సాధ్యాసాధ్యాలను ధృవీకరించడం ప్రారంభించింది. 1983లో, యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లో అధునాతన పదార్థాల అభివృద్ధిలో నిమగ్నమైన కొన్ని సమూహాలు అధునాతన విమానాలలో ఉపయోగించే గ్యాస్ టర్బైన్‌ల కోసం పనితీరు సూచికల శ్రేణిని రూపొందించాయి. ఈ సూచికలు: టర్బైన్ ఇన్లెట్ ఉష్ణోగ్రతను 2200 ℃కి పెంచండి; రసాయన గణన యొక్క దహన స్థితిలో పనిచేయండి; ఈ భాగాలకు వర్తించే సాంద్రతను 8g/cm3 నుండి 5g/cm3కి తగ్గించండి; భాగాల శీతలీకరణను రద్దు చేయండి. ఈ అవసరాలను తీర్చడానికి, అధ్యయనం చేయబడిన పదార్థాలలో గ్రాఫైట్, మెటల్ మ్యాట్రిక్స్, సిరామిక్ మ్యాట్రిక్స్ మిశ్రమాలు మరియు సింగిల్-ఫేజ్ సిరామిక్స్‌తో పాటు ఇంటర్‌మెటాలిక్ సమ్మేళనాలు ఉన్నాయి. సిరామిక్ మ్యాట్రిక్స్ మిశ్రమాలు (CMC) క్రింది ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నాయి:
సిరామిక్ పదార్థం యొక్క విస్తరణ గుణకం నికెల్-ఆధారిత మిశ్రమం కంటే చాలా తక్కువగా ఉంటుంది మరియు పూత సులభంగా తీసివేయబడుతుంది. ఇంటర్మీడియట్ మెటల్ భావనతో సిరామిక్ మిశ్రమాలను తయారు చేయడం వలన ఫ్లేకింగ్ యొక్క లోపాన్ని అధిగమించవచ్చు, ఇది దహన చాంబర్ పదార్థాల అభివృద్ధి దిశ. ఈ పదార్థాన్ని 10% - 20% శీతలీకరణ గాలితో ఉపయోగించవచ్చు, మరియు మెటల్ బ్యాక్ ఇన్సులేషన్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత కేవలం 800 ℃, మరియు వేడిని మోసే ఉష్ణోగ్రత విభిన్న శీతలీకరణ మరియు ఫిల్మ్ కూలింగ్ కంటే చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. కాస్ట్ సూపర్‌లాయ్ B1900+సిరామిక్ కోటింగ్ ప్రొటెక్టివ్ టైల్ V2500 ఇంజిన్‌లో ఉపయోగించబడుతుంది మరియు అభివృద్ధి దిశలో B1900 (సిరామిక్ పూతతో) టైల్‌ను SiC-ఆధారిత మిశ్రమ లేదా యాంటీ-ఆక్సిడేషన్ C/C కాంపోజిట్‌తో భర్తీ చేయాలి. సిరామిక్ మ్యాట్రిక్స్ కాంపోజిట్ అనేది 15-20 థ్రస్ట్ వెయిట్ రేషియోతో ఇంజన్ దహన చాంబర్ యొక్క డెవలప్‌మెంట్ మెటీరియల్, మరియు దాని సర్వీస్ ఉష్ణోగ్రత 1538 ℃ - 1650 ℃. ఇది ఫ్లేమ్ ట్యూబ్, ఫ్లోటింగ్ వాల్ మరియు ఆఫ్టర్ బర్నర్ కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.
2. టర్బైన్ కోసం అధిక ఉష్ణోగ్రత మిశ్రమం
ఏరో-ఇంజిన్ టర్బైన్ బ్లేడ్ అనేది అత్యంత తీవ్రమైన ఉష్ణోగ్రత భారాన్ని మరియు ఏరో-ఇంజిన్‌లో చెత్త పని వాతావరణాన్ని భరించే భాగాలలో ఒకటి. ఇది అధిక ఉష్ణోగ్రతలో చాలా పెద్ద మరియు సంక్లిష్టమైన ఒత్తిడిని భరించవలసి ఉంటుంది, కాబట్టి దాని పదార్థ అవసరాలు చాలా కఠినంగా ఉంటాయి. ఏరో-ఇంజిన్ టర్బైన్ బ్లేడ్‌ల కోసం సూపర్‌లాయ్‌లు విభజించబడ్డాయి:
a.గైడ్ కోసం అధిక ఉష్ణోగ్రత మిశ్రమం
టర్బైన్ ఇంజిన్ యొక్క భాగాలలో డిఫ్లెక్టర్ ఒకటి, ఇది వేడిచే ఎక్కువగా ప్రభావితమవుతుంది. దహన చాంబర్లో అసమాన దహనం సంభవించినప్పుడు, మొదటి దశ గైడ్ వేన్ యొక్క తాపన లోడ్ పెద్దది, ఇది గైడ్ వేన్ యొక్క నష్టానికి ప్రధాన కారణం. దీని సర్వీస్ ఉష్ణోగ్రత టర్బైన్ బ్లేడ్ కంటే దాదాపు 100 ℃ ఎక్కువగా ఉంటుంది. వ్యత్యాసం ఏమిటంటే స్టాటిక్ భాగాలు యాంత్రిక భారానికి లోబడి ఉండవు. సాధారణంగా, వేగవంతమైన ఉష్ణోగ్రత మార్పు వల్ల ఉష్ణ ఒత్తిడి, వక్రీకరణ, థర్మల్ ఫెటీగ్ క్రాక్ మరియు స్థానిక దహనం కలిగించడం సులభం. గైడ్ వేన్ మిశ్రమం క్రింది లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది: తగినంత అధిక ఉష్ణోగ్రత బలం, శాశ్వత క్రీప్ పనితీరు మరియు మంచి థర్మల్ ఫెటీగ్ పనితీరు, అధిక ఆక్సీకరణ నిరోధకత మరియు ఉష్ణ తుప్పు పనితీరు, ఉష్ణ ఒత్తిడి మరియు కంపన నిరోధకత, వంగడం వైకల్య సామర్థ్యం, మంచి కాస్టింగ్ ప్రక్రియ అచ్చు పనితీరు మరియు weldability, మరియు పూత రక్షణ పనితీరు.
ప్రస్తుతం, అధిక థ్రస్ట్/బరువు నిష్పత్తి కలిగిన అత్యంత అధునాతన ఇంజన్లు బోలు తారాగణం బ్లేడ్‌లను ఉపయోగిస్తాయి మరియు డైరెక్షనల్ మరియు సింగిల్ క్రిస్టల్ నికెల్-ఆధారిత సూపర్‌లాయ్‌లు ఎంపిక చేయబడ్డాయి. అధిక థ్రస్ట్-వెయిట్ రేషియో కలిగిన ఇంజిన్ 1650 ℃ - 1930 ℃ అధిక ఉష్ణోగ్రతను కలిగి ఉంటుంది మరియు థర్మల్ ఇన్సులేషన్ కోటింగ్ ద్వారా రక్షించబడాలి. శీతలీకరణ మరియు పూత రక్షణ పరిస్థితులలో బ్లేడ్ మిశ్రమం యొక్క సేవా ఉష్ణోగ్రత 1100 ℃ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఇది భవిష్యత్తులో గైడ్ బ్లేడ్ పదార్థం యొక్క ఉష్ణోగ్రత సాంద్రత ధర కోసం కొత్త మరియు అధిక అవసరాలను ముందుకు తెస్తుంది.
బి. టర్బైన్ బ్లేడ్‌ల కోసం సూపర్‌లాయ్‌లు
టర్బైన్ బ్లేడ్‌లు ఏరో-ఇంజిన్‌ల యొక్క కీలక వేడి-బేరింగ్ తిరిగే భాగాలు. వాటి ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత గైడ్ బ్లేడ్‌ల కంటే 50 ℃ - 100 ℃ తక్కువగా ఉంటుంది. అవి తిరిగేటప్పుడు గొప్ప అపకేంద్ర ఒత్తిడి, కంపన ఒత్తిడి, ఉష్ణ ఒత్తిడి, వాయుప్రసరణ స్కౌరింగ్ మరియు ఇతర ప్రభావాలను భరిస్తాయి మరియు పని పరిస్థితులు పేలవంగా ఉంటాయి. అధిక థ్రస్ట్/బరువు నిష్పత్తితో ఇంజిన్ యొక్క హాట్ ఎండ్ భాగాల సేవా జీవితం 2000h కంటే ఎక్కువ. అందువల్ల, టర్బైన్ బ్లేడ్ మిశ్రమం సేవా ఉష్ణోగ్రత వద్ద అధిక క్రీప్ రెసిస్టెన్స్ మరియు చీలిక శక్తిని కలిగి ఉంటుంది, అధిక మరియు తక్కువ సైకిల్ అలసట, చల్లని మరియు వేడి అలసట, తగినంత ప్లాస్టిసిటీ మరియు ఇంపాక్ట్ దృఢత్వం మరియు నాచ్ సున్నితత్వం వంటి మంచి అధిక మరియు మధ్యస్థ ఉష్ణోగ్రత సమగ్ర లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది; అధిక ఆక్సీకరణ నిరోధకత మరియు తుప్పు నిరోధకత; మంచి ఉష్ణ వాహకత మరియు సరళ విస్తరణ యొక్క తక్కువ గుణకం; మంచి కాస్టింగ్ ప్రక్రియ పనితీరు; దీర్ఘ-కాల నిర్మాణ స్థిరత్వం, సేవా ఉష్ణోగ్రత వద్ద TCP దశ అవపాతం లేదు. దరఖాస్తు మిశ్రమం నాలుగు దశల గుండా వెళుతుంది; వికృతమైన మిశ్రమం అప్లికేషన్లు GH4033, GH4143, GH4118, మొదలైనవి; కాస్టింగ్ మిశ్రమం యొక్క అప్లికేషన్ K403, K417, K418, K405, దిశాత్మకంగా పటిష్టమైన బంగారు DZ4, DZ22, సింగిల్ క్రిస్టల్ మిశ్రమం DD3, DD8, PW1484, మొదలైనవి ఉన్నాయి. ప్రస్తుతం, ఇది మూడవ తరం సింగిల్ క్రిస్టల్ మిశ్రమాలకు అభివృద్ధి చేయబడింది. చైనా యొక్క సింగిల్ క్రిస్టల్ మిశ్రమం DD3 మరియు DD8 వరుసగా చైనా యొక్క టర్బైన్లు, టర్బోఫాన్ ఇంజన్లు, హెలికాప్టర్లు మరియు షిప్‌బోర్న్ ఇంజిన్‌లలో ఉపయోగించబడతాయి.
3. టర్బైన్ డిస్క్ కోసం అధిక ఉష్ణోగ్రత మిశ్రమం
టర్బైన్ డిస్క్ అనేది టర్బైన్ ఇంజిన్ యొక్క అత్యంత ఒత్తిడితో కూడిన భ్రమణ బేరింగ్ భాగం. 8 మరియు 10 థ్రస్ట్ వెయిట్ రేషియోతో ఇంజిన్ యొక్క వీల్ ఫ్లాంజ్ యొక్క పని ఉష్ణోగ్రత 650 ℃ మరియు 750 ℃కి చేరుకుంటుంది మరియు చక్రాల కేంద్రం యొక్క ఉష్ణోగ్రత 300 ℃, పెద్ద ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసంతో ఉంటుంది. సాధారణ భ్రమణ సమయంలో, ఇది బ్లేడ్‌ను అధిక వేగంతో తిరిగేలా చేస్తుంది మరియు గరిష్ట సెంట్రిఫ్యూగల్ ఫోర్స్, థర్మల్ స్ట్రెస్ మరియు వైబ్రేషన్ ఒత్తిడిని కలిగి ఉంటుంది. ప్రతి ప్రారంభం మరియు స్టాప్ ఒక చక్రం, చక్ర కేంద్రం. గొంతు, గాడి దిగువ మరియు అంచు అన్నీ విభిన్న మిశ్రమ ఒత్తిడిని కలిగి ఉంటాయి. మిశ్రమం అత్యధిక దిగుబడి బలం, ప్రభావం దృఢత్వం మరియు సేవా ఉష్ణోగ్రత వద్ద నాచ్ సున్నితత్వం కలిగి ఉండటం అవసరం; తక్కువ సరళ విస్తరణ గుణకం; నిర్దిష్ట ఆక్సీకరణ మరియు తుప్పు నిరోధకత; మంచి కట్టింగ్ పనితీరు.
4. ఏరోస్పేస్ సూపర్అల్లాయ్
ద్రవ రాకెట్ ఇంజిన్‌లోని సూపర్‌లాయ్ థ్రస్ట్ చాంబర్‌లోని దహన చాంబర్ యొక్క ఇంధన ఇంజెక్టర్ ప్యానెల్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది; టర్బైన్ పంప్ ఎల్బో, ఫ్లాంజ్, గ్రాఫైట్ చుక్కాని ఫాస్టెనర్, మొదలైనవి. ద్రవ రాకెట్ ఇంజిన్‌లోని అధిక ఉష్ణోగ్రత మిశ్రమం థ్రస్ట్ చాంబర్లో ఫ్యూయల్ ఛాంబర్ ఇంజెక్టర్ ప్యానెల్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది; టర్బైన్ పంప్ ఎల్బో, ఫ్లేంజ్, గ్రాఫైట్ చుక్కాని ఫాస్టెనర్, మొదలైనవి GH4169 టర్బైన్ రోటర్, షాఫ్ట్, షాఫ్ట్ స్లీవ్, ఫాస్టెనర్ మరియు ఇతర ముఖ్యమైన బేరింగ్ భాగాల యొక్క పదార్థంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
అమెరికన్ లిక్విడ్ రాకెట్ ఇంజిన్ యొక్క టర్బైన్ రోటర్ మెటీరియల్‌లో ప్రధానంగా ఇన్‌టేక్ పైప్, టర్బైన్ బ్లేడ్ మరియు డిస్క్ ఉన్నాయి. GH1131 మిశ్రమం చైనాలో ఎక్కువగా ఉపయోగించబడుతుంది మరియు టర్బైన్ బ్లేడ్ పని ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది. Inconel x, Alloy713c, Astroloy మరియు Mar-M246లను వరుసగా ఉపయోగించాలి; వీల్ డిస్క్ మెటీరియల్స్‌లో ఇంకోనెల్ 718, వాస్పలోయ్ మొదలైనవి ఉన్నాయి. GH4169 మరియు GH4141 ఇంటిగ్రల్ టర్బైన్లు ఎక్కువగా ఉపయోగించబడతాయి మరియు GH2038A ఇంజిన్ షాఫ్ట్ కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.