Өндөр температурын хайлшийг мөн дулааны бат бэхийн хайлш гэж нэрлэдэг. Матрицын бүтцийн дагуу материалыг төмөр дээр суурилсан никель ба хром дээр суурилсан гурван төрөлд хувааж болно. Үйлдвэрлэлийн горимын дагуу гажигтай супер хайлш, цутгамал хайлш гэж хуваагдана.
Энэ нь сансрын салбарт зайлшгүй шаардлагатай түүхий эд юм. Энэ нь сансрын болон нисэхийн үйлдвэрлэлийн хөдөлгүүрийн өндөр температурт ажиллах гол материал юм. Энэ нь голчлон шаталтын камер, турбины ир, чиглүүлэгч ир, компрессор ба турбины диск, турбины хайрцаг болон бусад эд ангиудыг үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Үйлчилгээний температурын хүрээ 600 ℃ - 1200 ℃ байна. Стресс болон хүрээлэн буй орчны нөхцөл байдал нь ашигласан хэсгүүдээс хамаарч өөр өөр байдаг. Хайлшийн механик, физик, химийн шинж чанарт хатуу шаардлага тавьдаг. Энэ нь хөдөлгүүрийн гүйцэтгэл, найдвартай байдал, ашиглалтын шийдвэрлэх хүчин зүйл юм. Иймээс супер хайлш нь өндөр хөгжилтэй орнуудын сансар судлал, үндэсний батлан хамгаалах салбарын судалгааны гол төслүүдийн нэг юм.
Супер хайлшийн гол хэрэглээ нь:
1. Шатаах камерт зориулсан өндөр температурт хайлш
Нисэхийн турбин хөдөлгүүрийн шаталтын камер (мөн дөл хоолой гэж нэрлэдэг) нь өндөр температурын гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг юм. Шатаах камерт түлшний атомжилт, газрын тос, хий холих болон бусад процессууд явагддаг тул шатаах камер дахь хамгийн их температур 1500 ℃ - 2000 ℃, шатаах камер дахь хананы температур 1100 ℃ хүрч болно. Үүний зэрэгцээ дулааны стресс, хийн стрессийг тэсвэрлэдэг. Өндөр хүч / жингийн харьцаатай ихэнх хөдөлгүүрүүд нь богино урттай, өндөр дулаан багтаамжтай дугуй хэлбэртэй шатаах камерыг ашигладаг. Хийн хальс эсвэл уураар хөргөсний дараа шатаах камерын хамгийн их температур 2000 ℃, хананы температур 1150 ℃ хүрдэг. Төрөл бүрийн хэсгүүдийн хоорондох том температурын градиент нь дулааны стресс үүсгэх бөгөөд ажлын төлөв өөрчлөгдөхөд огцом нэмэгдэж, буурах болно. Материал нь дулааны цохилт, дулааны ядаргааны ачаалалд өртөж, гажуудал, хагарал болон бусад гэмтэлтэй байх болно. Ерөнхийдөө шаталтын камер нь хуудас хайлшаар хийгдсэн бөгөөд техникийн шаардлагыг тодорхой хэсгүүдийн үйлчилгээний нөхцлийн дагуу дараах байдлаар нэгтгэн дүгнэж болно: өндөр температурт хайлш, хий ашиглах нөхцөлд исэлдэлтийн тодорхой эсэргүүцэл, хийн зэврэлтэнд тэсвэртэй; Энэ нь тодорхой агшин зуурын болон тэсвэрлэх чадвар, дулааны ядаргааны гүйцэтгэл, тэлэлтийн бага коэффициенттэй; Энэ нь боловсруулах, хэлбэржүүлэх, холбоход хангалттай уян хатан чанар, гагнуурын чадвартай; Ашиглалтын хугацаанд найдвартай ажиллагааг хангахын тулд дулааны мөчлөгийн дагуу зохион байгуулалтын тогтвортой байдал сайтай.
а. MA956 хайлштай сүвэрхэг ламинат
Эхний шатанд сүвэрхэг ламинатыг гэрэл зураг, сийлбэр, ховил, цоолтуурын дараа диффузийн холболтоор HS-188 хайлшаар хийсэн. Дотор давхаргыг дизайны шаардлагын дагуу хамгийн тохиромжтой хөргөлтийн суваг болгон хийж болно. Энэхүү бүтээцийг хөргөхөд уламжлалт хальсан хөргөлтийн хөргөлтийн хийн зөвхөн 30% шаардлагатай байдаг бөгөөд энэ нь хөдөлгүүрийн дулааны циклийн үр ашгийг сайжруулж, шаталтын камерын материалын бодит дулаан даацыг бууруулж, жинг бууруулж, түлхэлтийн жинг нэмэгдүүлдэг. харьцаа. Одоогийн байдлаар үүнийг практикт ашиглахаас өмнө гол технологийг задлах шаардлагатай хэвээр байна. MA956-аар хийсэн сүвэрхэг ламинат нь АНУ-аас нэвтрүүлсэн шаталтын камерын шинэ үеийн материал бөгөөд 1300 ℃ температурт ашиглах боломжтой.
б. Шатаах камерт керамик нийлмэл материалыг ашиглах
АНУ 1971 оноос хойш хийн турбинд керамик ашиглах боломжтой эсэхийг шалгаж эхэлсэн. 1983 онд АНУ-д дэвшилтэт материал боловсруулах чиглэлээр ажилладаг зарим бүлгүүд дэвшилтэт нисэх онгоцонд ашигладаг хийн турбинуудын гүйцэтгэлийн хэд хэдэн үзүүлэлтүүдийг боловсруулсан. Эдгээр үзүүлэлтүүд нь: турбины оролтын температурыг 2200 ℃ хүртэл нэмэгдүүлэх; Химийн тооцооллын шаталтын төлөвт ажиллах; Эдгээр хэсгүүдэд хэрэглэх нягтыг 8г/см3-аас 5г/см3 хүртэл бууруулах; Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хөргөлтийг цуцлах. Эдгээр шаардлагыг хангахын тулд судалсан материалд нэг фазын керамикаас гадна бал чулуу, металл матриц, керамик матрицын нийлмэл материал, металл хоорондын нэгдлүүд орно. Керамик матрицын нийлмэл материал (CMC) нь дараахь давуу талуудтай.
Керамик материалын тэлэлтийн коэффициент нь никель дээр суурилсан хайлшаас хамаагүй бага бөгөөд бүрээс нь хальслахад хялбар байдаг. Завсрын металл эсгийтэй керамик нийлмэл материал хийх нь шатаах камерын материалын хөгжлийн чиглэл болох хальслах согогийг даван туулж чадна. Энэ материалыг 10% - 20% хөргөх агаараар ашиглах боломжтой бөгөөд металлын арын тусгаарлагчийн температур ердөө 800 ℃, дулааны даацын температур нь ялгаатай хөргөлт, хальсан хөргөлтийн температураас хамаагүй бага байдаг. V2500 хөдөлгүүрт цутгамал супер хайлш B1900+ керамик бүрээстэй хамгаалалтын хавтанг ашигладаг бөгөөд хөгжлийн чиглэл нь B1900 (керамик бүрээстэй) хавтанг SiC суурьтай нийлмэл эсвэл исэлдэлтийн эсрэг C/C нийлмэл материалаар солих явдал юм. Керамик матрицын нийлмэл материал нь хөдөлгүүрийн шатаах камерыг боловсруулах материал бөгөөд 15-20 жингийн харьцаатай, үйлчилгээний температур нь 1538 ℃ - 1650 ℃ байна. Энэ нь дөл хоолой, хөвөгч хана, дараах шатаахад ашиглагддаг.
2. Турбины өндөр температурт хайлш
Аэро хөдөлгүүрийн турбины ир нь агаарын хөдөлгүүрт хамгийн хүнд температурын ачаалал, ажлын хамгийн муу орчинд ажилладаг бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг юм. Энэ нь өндөр температурт маш том, нарийн төвөгтэй стрессийг тэсвэрлэх ёстой тул материалын шаардлага нь маш хатуу байдаг. Агаарын хөдөлгүүрийн турбины ирний супер хайлшийг дараахь байдлаар хуваана.
a.Өндөр температурын хайлшийг чиглүүлэх
Дефлектор нь турбин хөдөлгүүрийн халуунд хамгийн их өртдөг хэсгүүдийн нэг юм. Шатаах камерт жигд бус шаталт үүсэх үед эхний шатны чиглүүлэгч сэнсний халаалтын ачаалал их байдаг нь чиглүүлэгч сэнсний эвдрэлийн гол шалтгаан болдог. Түүний ашиглалтын температур нь турбины иртэй харьцуулахад 100 ℃ орчим өндөр байдаг. Үүний ялгаа нь статик хэсгүүд нь механик ачаалалд өртөхгүй байх явдал юм. Ихэвчлэн температурын хурдацтай өөрчлөлтөөс үүдэлтэй дулааны стресс, гажуудал, дулааны ядаргааны хагарал, орон нутгийн түлэгдэлт үүсэхэд хялбар байдаг. Хөтөч сэнсний хайлш нь дараах шинж чанартай байх ёстой: хангалттай өндөр температурын бат бэх, байнгын мөлхөгч ба дулааны ядаргааны сайн үзүүлэлт, исэлдэлтийн өндөр эсэргүүцэл ба дулааны зэврэлт, дулааны ачаалал ба чичиргээний эсэргүүцэл, гулзайлтын хэв гажилтын чадвар, цутгах процессын хэвний гүйцэтгэл, гагнах чадвар, болон бүрэх хамгаалалтын гүйцэтгэл.
Одоогийн байдлаар өндөр хүч / жингийн харьцаатай ихэнх дэвшилтэт хөдөлгүүрүүд нь хөндий цутгамал ирийг ашигладаг бөгөөд чиглэлтэй, нэг талст никель дээр суурилсан супер хайлшийг сонгож байна. Хөдөлгүүрийн жингийн өндөр харьцаатай хөдөлгүүр нь 1650 ℃ - 1930 ℃ өндөр температуртай бөгөөд дулаан тусгаарлагч бүрээсээр хамгаалах шаардлагатай. Хөргөх, бүрэх хамгаалалтын нөхцөлд хутганы хайлшны үйлчилгээний температур 1100 ℃-аас их байгаа нь ирээдүйд чиглүүлэгч ир материалын температурын нягтын өртөгт шинэ, илүү өндөр шаардлагыг тавьж байна.
б. Турбины ирт зориулсан супер хайлш
Турбины ир нь агаарын хөдөлгүүрийн эргэдэг гол дулаан дамжуулагч хэсэг юм. Тэдний ажиллах температур нь чиглүүлэгч ирээс 50 ℃ - 100 ℃ бага байна. Тэд эргэлтийн үед төвөөс зугтах ачаалал, чичиргээний ачаалал, дулааны ачаалал, агаарын урсгалыг цэвэрлэх болон бусад нөлөөллийг тэсвэрлэдэг бөгөөд ажлын нөхцөл муу байдаг. Өндөр хүч/жингийн харьцаатай хөдөлгүүрийн халуун төгсгөлийн эд ангиудын ашиглалтын хугацаа 2000 цагаас илүү байна. Иймээс турбины хутганы хайлш нь ашиглалтын температурт өндөр мөлхөж, хагарахад тэсвэртэй, өндөр ба бага мөчлөгийн ядаргаа, хүйтэн ба халуун ядаргаа, хангалттай уян хатан чанар, цохилтын хатуулаг, ховилын мэдрэмж зэрэг өндөр, дунд температурын иж бүрэн шинж чанартай байх ёстой; Өндөр исэлдэлтийн эсэргүүцэл ба зэврэлтэнд тэсвэртэй; Сайн дулаан дамжуулалт, шугаман тэлэлтийн бага коэффициент; Цутгах процессын сайн гүйцэтгэл; Урт хугацааны бүтцийн тогтвортой байдал, үйлчилгээний температурт TCP фазын хур тунадас байхгүй. Хэрэглэсэн хайлш нь дөрвөн үе шатыг дамждаг; Гэмтсэн хайлшийн хэрэглээнд GH4033, GH4143, GH4118 гэх мэт; Цутгамал хайлшийн хэрэглээнд K403, K417, K418, K405, чиглэлтэй хатуурсан алт DZ4, DZ22, дан болор хайлш DD3, DD8, PW1484 гэх мэт орно. Одоогийн байдлаар энэ нь дан болор хайлшийн гурав дахь үе хүртэл хөгжсөн. Хятадын дан болор хайлш DD3, DD8 нь тус тус Хятадын турбин, турбофан хөдөлгүүр, нисдэг тэрэг, хөлөг онгоцны хөдөлгүүрт ашиглагддаг.
3. Турбины дискний өндөр температурт хайлш
Турбины диск нь турбин хөдөлгүүрийн хамгийн их ачаалалтай эргэдэг холхивчийн хэсэг юм. 8 ба 10-ийн жингийн харьцаатай хөдөлгүүрийн дугуйны фланцын ажлын температур 650 ℃ ба 750 ℃, дугуйны төвийн температур 300 ℃ орчим, температурын зөрүү их байна. Хэвийн эргэлтийн үед ирийг өндөр хурдтайгаар эргүүлж, хамгийн их төвөөс зугтах хүч, дулааны стресс, чичиргээний стрессийг тэсвэрлэдэг. Эхлэл, зогсолт бүр нь дугуй, дугуйны төв юм. Хоолой, ховилын ёроол, амсар нь бүгд өөр өөр нийлмэл стрессийг тэсвэрлэдэг. Хайлш нь хамгийн их уналтын бат бэх, цохилтын хатуулаг, үйлчилгээний температурт ховилын мэдрэмжгүй байх шаардлагатай; Шугаман тэлэлтийн бага коэффициент; Тодорхой исэлдэлт ба зэврэлтэнд тэсвэртэй; Сайн зүсэх гүйцэтгэл.
4. Агаарын сансрын супер хайлш
Шингэн пуужингийн хөдөлгүүр дэх супер хайлшийг түлхэлтийн камер дахь шаталтын камерын түлшний форсункийн самбар болгон ашигладаг; Турбины насосны тохой, фланц, бал чулуун жолооны бэхэлгээ гэх мэт. Шингэн пуужингийн хөдөлгүүрт өндөр температурт хайлшийг түлхэх камерт түлшний камерын форсункийн самбар болгон ашигладаг; Турбины насосны тохой, фланц, бал чулуун жолооны бэхэлгээ гэх мэт GH4169 нь турбины ротор, босоо ам, босоо амны ханцуй, бэхэлгээ болон бусад чухал холхивчийн эд ангиудын материал болгон ашигладаг.
Америкийн шингэн пуужингийн хөдөлгүүрийн турбин роторын материалд голчлон орох хоолой, турбины ир, диск орно. GH1131 хайлшийг ихэвчлэн Хятадад ашигладаг бөгөөд турбины ир нь ажлын температураас хамаардаг. Inconel x, Alloy713c, Astroloy болон Mar-M246-г дараалан ашиглах ёстой; Дугуйны дискний материалд Inconel 718, Waspaloy гэх мэт GH4169 ба GH4141 интеграл турбинууд ихэвчлэн ашиглагддаг ба хөдөлгүүрийн голд GH2038A ашиглагддаг.