Was ist eine Hochtemperaturlegierung, die schmieden？

Hochtemperaturlegierungen sind Legierungen, die hohe Temperaturen widerstehen, typischerweise über 540 ° C. Die Auswahl dieser Legierungen liefert eine Resistenz gegen Temperaturen, die normalerweise Standardmaterialien beeinträchtigen, sodass sie in Hochtemperaturanwendungen wie Industrie-Gasturbinen, Dampfturbinen, Flugzeugmotoren oder Kernreaktoren verwendet werden können. Diese Legierungen sind auch als Superlegierungen oder Hochleistungslegierungen bekannt und sind durch hervorragende mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen, einer guten Müdigkeitsbeständigkeit und einer guten Korrosionsbeständigkeit gekennzeichnet.

Komposition und Eigenschaften

Hochtemperaturlegierte Schmiedetaten bestehen typischerweise aus Nickel, Eisen oder Kobalt, wobei andere legale Elemente wie Chrom, Aluminium, Titan und Molybdän hinzuzufügen. Diese Legierungen werden basierend auf ihrer Komposition in drei Hauptkategorien eingeteilt:

Nickelbasierte Legierungen: Sie sind die am häufigsten verwendeten Hochtemperaturlegierungen und können in fünf Unterklassen unterteilt werden: Austenitische, ausgefällige, gegossene, Pulvermetallurgie und Oxid-Dispersion (ODS).

Legierungen auf Eisenbasis: Sie werden auch als FE-basierte Legierungen bezeichnet und werden hauptsächlich für Hochtemperaturanwendungen verwendet, bei denen die Kosten ein wesentlicher Faktor sind. Sie bestehen aus Eisen, Chrom und Aluminium mit geringen Mengen anderer Elemente.

Legierungen auf Kobaltbasis: Sie haben eine hervorragende Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen, wodurch sie ideal für die Verwendung in Gasturbinenblättern und anderen Stressanwendungen sind. Sie bestehen aus Kobalt, Chrom und Wolfram mit geringen Mengen anderer Elemente.

Die Eigenschaften von Hochtemperaturlegierungen hängen von ihrer Zusammensetzung und Verarbeitungsgeschichte ab. Im Allgemeinen besitzen diese Legierungen bei hohen Temperaturen eine ausgezeichnete Festigkeit, Duktilität und Kriechwiderstand mit guter Müdigkeitsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit. Sie können auch eine hohe Empfindlichkeit der Dehnungsrate aufweisen, die ihr Verhalten unter dynamischen Belastungsbedingungen beeinflussen kann.

Verarbeitungstechniken

Die Produktion von Hochtemperaturlegierungs-Schmiedetechniken umfasst mehrere Verarbeitungstechniken, darunter Schmelzen, Gießen, Schmieden und Wärmebehandlung. Im Folgenden sind die üblichen Techniken verwendet:

Schmelzen: Hochtemperaturlegierungen werden typischerweise durch Remelting (Var), Elektronenstrahlschmelzen (EBM) oder Plasma-Lichtbogenschmelzen (PAM) erzeugt Reinheit.

Casting: Die Legierungen können unter Verwendung von Investitionsguss- oder Sandgussprozessen in komplexe Formen gegossen werden. Das Investment Casting verwendet ein Wachsmuster, das mit einer Keramikschale beschichtet ist, die dann weggeschmolzen und durch die geschmolzene Legierung ersetzt wird. Sandguss verwendet eine Form aus Sand, um die gewünschte Form zu erzeugen.

Schmieden: Die häufigste Methode zur Herstellung von Hochtemperaturlegierungs-Schmieden ist die heiße Schmiede, bei der die Legierung bei Temperaturen über seiner Rekristallisierungstemperatur geformt wird. Der Schmiedensprozess kann abhängig von der gewünschten Form und Größe offener Würfel, geschlossener Würfel oder Rollschmieden sein.

Wärmebehandlung: Nach dem Schmieden muss die Legierung mit Hitze behandelt werden, um seine Eigenschaften zu verbessern. Dieser Vorgang beinhaltet das Erhitzen der Legierung auf eine bestimmte Temperatur und das Halten von Zeiten für einen bestimmten Zeitraum, gefolgt von Kühlung mit einer kontrollierten Geschwindigkeit. Der Wärmebehandlungsprozess kann je nach Legierung und gewünschten Eigenschaften variieren.

Anwendungen

Hochtemperaturlegierte Schmiedeteile werden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, einschließlich Luft- und Raumfahrt, Stromerzeugung, chemische Verarbeitung sowie Öl- und Gasindustrie. Einige der gängigen Anwendungen dieser Legierungen umfassen:

Gasturbinenkomponenten: Hochtemperaturlegierende Schmiedelungen werden in Gasturbinenkomponenten wie Klingen, Flügel und Brennustoren verwendet, die in Hochtemperaturumgebungen betrieben werden.

Flugzeugmotoren: Diese Legierungen werden in Flugzeugmotoren verwendet, um Widerstand gegen hohe Temperaturen und Korrosion zu gewährleisten und die Leistung des Motors zu verbessern.

Kernreaktoren: In Kernreaktoren werden in Kernreaktoren Hochtemperaturlegierungen eingesetzt, um hohen Temperaturen und Strahlung zu widerstehen und langfristige Haltbarkeit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Chemische Verarbeitung: Diese Legierungen werden in chemischen Verarbeitungsgeräten verwendet, die bei hohen Temperaturen und korrosiven Umgebungen wie Wärmetauschern, Reaktoren und Destillationssäulen arbeiten.

Abschluss

Hochtemperaturlegierende Schmieden spielen eine entscheidende Rolle in einer Vielzahl von Hochtemperaturanwendungen, bei denen Standardmaterialien ausfallen würden. Diese Legierungen bieten überlegene mechanische Eigenschaften, eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und eine gute Ermüdungsbeständigkeit bei hohen Temperaturen, was sie ideal für die Verwendung bei Gasturbinen, Flugzeugmotoren, Kernreaktoren und chemischen Verarbeitungsgeräten ideal macht. Die Produktion von Hochtemperaturlegierungs-Schmiedetechniken erfordert spezielle Verarbeitungstechniken, einschließlich Schmelzen, Gießen, Schmieden und Wärmebehandlung. Wenn die Technologie weiter voranschreitet, wird erwartet, dass der Einsatz von Hochtemperaturlegierungen wächst, die Innovationen fördert und die Grenzen dessen, was in Hochtemperaturanwendungen möglich ist, vorangetrieben.