Ýokary temperaturaly ergin hem ýylylyk berkligi ergin diýilýär. Matrisanyň gurluşyna görä, materiallary üç kategoriýa bölmek bolýar: demir esasly nikel esasly we hrom esasly. Önümçilik usulyna görä, ony deformasiýa edilen super ergin we guýma super ergin diýip bölmek bolýar.
Ol kosmos ulgamynda aýrylmaz çig maldyr. Ol kosmos we awiasiýa önümçilik hereketlendirijileriniň ýokary temperatura bölegi üçin esasy materialdyr. Ol esasan ýanma kamerasyny, turbina pyçagyny, ýol görkeziji pyçagy, kompressor we turbina diskini, turbina korpusyny we beýleki bölekleri öndürmek üçin ulanylýar. Hyzmat temperatura aralygy 600 ℃ - 1200 ℃. Stress we daşky gurşaw şertleri ulanylýan böleklere görä üýtgeýär. Eritmäniň mehaniki, fiziki we himiki häsiýetlerine berk talaplar bar. Ol hereketlendirijiniň öndürijiligi, ygtybarlylygy we ömrüniň aýgytlaýjy faktorydyr. Şonuň üçin superegri ösen ýurtlarda kosmos we milli goranmak ugurlarynda esasy ylmy-barlag taslamalarynyň biridir.
Super garyndylaryň esasy ulanylyş ugurlary:
1. Ýanma kamerasy üçin ýokary temperaturaly lehim
Awiasiýa turbinaly hereketlendirijisiniň ýanma kamerasy (ýalgyn turbasy diýlip hem atlandyrylýar) ýokary temperatura üçin möhüm bölekleriň biridir. Ýangyç atomlaşdyrmasy, nebit we gaz garyşdyrmasy we beýleki prosesler ýanma kamerasynda geçirilýändigi sebäpli, ýanma kamerasyndaky iň ýokary temperatura 1500 ℃ - 2000 ℃ ýetip biler, ýanma kamerasyndaky diwaryň temperaturasy bolsa 1100 ℃ ýetip biler. Şol bir wagtyň özünde, ol termal stres we gaz stresini hem göterýär. Ýokary itekleme/agyrlyk gatnaşygy bolan hereketlendirijileriň köpüsi gysga uzynlygy we ýokary ýylylyk kuwwaty bolan halka görnüşli ýanma kameralaryny ulanýar. Ýanma kamerasyndaky iň ýokary temperatura 2000 ℃ ýetýär, gaz plýonkasyndan ýa-da bugdan sowadylandan soň diwaryň temperaturasy 1150 ℃ ýetýär. Dürli bölekleriň arasyndaky uly temperatura gradientleri termal stres döredýär, ol iş ýagdaýy üýtgese, kesgin ýokarlanyp-pesleşer. Material termal şoka we termal ýadawlyk ýüküne sezewar bolar, şeýle hem deformasiýa, ýaryklar we beýleki näsazlyklar bolar. Umuman alanyňda, ýanma kamerasy list garyndysyndan ýasalýar we tehniki talaplar belli bir bölekleriň hyzmat şertlerine laýyklykda aşakdaky ýaly jemlenendir: ýokary temperaturaly garyndy we gaz ulanylanda belli bir oksidlenme garşylygyna we gaz korroziýa garşylygyna eýedir; belli bir derrew we çydamlylyk güýjüne, termal ýadawlyk görkezijisine we pes giňelme koeffisiýentine eýedir; Işlemegi, şekillendirmegi we birikdirmegi üpjün etmek üçin ýeterlik plastiklige we kebşirleme ukybyna eýedir; Hyzmat möhleti içinde ygtybarly işlemegi üpjün etmek üçin termal siklde gowy guramaçylyk durnuklylygyna eýedir.
a. MA956 legirlenen gözenekli laminat
Ilkinji tapgyrda gözenekli laminat surata düşürilenden, oýulandan, oýulandan we deşilenden soň diffuziýa baglanyşygy arkaly HS-188 ergin listinden ýasaldy. Içki gatlak dizaýn talaplaryna laýyklykda ideal sowadyş kanalyna öwrülip bilner. Bu gurluş sowadyş üçin däp bolan plýonka sowadyşynyň sowadyş gazynyň diňe 30% -i gerek, bu bolsa hereketlendirijiniň termal sikl netijeliligini ýokarlandyryp, ýanma kamerasynyň materialynyň hakyky ýylylyk göterijilik ukybyny azaldyp, agramyny azaldyp we itek-agyr gatnaşygyny artdyryp biler. Häzirki wagtda, amaly ulanylyşa girizilmezden öň esasy tehnologiýany öwrenmek zerurdyr. MA956-dan ýasalan gözenekli laminat, ABŞ tarapyndan hödürlenen täze nesil ýanma kamerasy materialy bolup, 1300 ℃-de ulanylyp bilner.
b. Keramiki kompozitleriň ýanma kamerasynda ulanylmagy
Birleşen Ştatlar 1971-nji ýyldan bäri gaz turbinalary üçin keramika ulanmagyň mümkinçiligini barlamaga başlady. 1983-nji ýylda Birleşen Ştatlarda ösen materiallary işläp düzmek bilen meşgullanýan käbir toparlar ösen uçarlarda ulanylýan gaz turbinalary üçin birnäçe görkezijileri işläp düzdüler. Bu görkezijiler: turbina giriş temperaturasyny 2200 ℃-e çenli ýokarlandyrmak; himiki hasaplamanyň ýanma ýagdaýynda işlemek; bu böleklere ulanylýan dykyzlygy 8g/sm3-den 5g/sm3-e çenli azaltmak; komponentleriň sowadylmagyny ýatyrmak. Bu talaplary kanagatlandyrmak üçin öwrenilen materiallara bir fazaly keramikadan başga-da grafit, metal matrisa, keramiki matrisa kompozitleri we intermetallik birleşmeler girýär. Keramiki matrisa kompozitleriniň (KMK) aşakdaky artykmaçlyklary bar:
Keramiki materialyň giňelme koeffisiýenti nikel esasly erginden has kiçi we örtügini aýyrmak aňsat. Ara metal keçe bilen keramiki kompozitleri ýasamak, ýanma kamerasy materiallarynyň ösüş ugry bolan gabyklanma kemçiligini ýeňip geçip biler. Bu material 10% - 20% sowadyjy howa bilen ulanylyp bilner we metalyň arka izolýasiýasynyň temperaturasy diňe 800 ℃ töweregi, ýylylyk göteriji temperaturasy bolsa dürli sowadyjy we plýonka sowadyjydan has pes. V2500 hereketlendirijisinde guýma superergin B1900+keramiki örtük gorag plitkasy ulanylýar we ösüş ugry B1900 (keramiki örtük bilen) plitkasyny SiC esasly kompozit ýa-da antioksidasiýa C/C kompozit bilen çalşyrmakdyr. Keramiki matrisa kompoziti 15-20 agram gatnaşygy bolan hereketlendirijiniň ýanma kamerasynyň ösüş materialydyr we onuň hyzmat temperaturasy 1538 ℃ - 1650 ℃. Ol ot turbasy, ýüzýän diwar we ýandyryjy üçin ulanylýar.
2. Turbina üçin ýokary temperaturaly lehim
Aeromotor turbinasynyň pyçagy, awiamotorda iň agyr temperatura ýüküni we iň ýaramaz iş şertlerini göterýän bölekleriň biridir. Ol ýokary temperaturada örän uly we çylşyrymly streslere çydamaly bolýar, şonuň üçin onuň material talaplary örän berk. Aeromotor turbinasynyň pyçaklary üçin super garyndylar aşakdakylara bölünýär:
a.Görkeziji üçin ýokary temperaturaly lehim
Deflektor turbina hereketlendirijisiniň ýylylykdan iň köp täsirlenýän bölekleriniň biridir. Ýanma kamerasynda deň däl ýanma ýüze çykanda, birinji basgançakly gönükdiriji perwanyň gyzdyryş ýüki uly bolýar, bu bolsa gönükdiriji perwanyň zaýalanmagynyň esasy sebäbidir. Onuň hyzmat temperaturasy turbina perwanyňkydan takmynan 100 ℃ ýokarydyr. Tapawut, statik bölekleriň mehaniki ýüke sezewar däldigindedir. Adatça, temperaturanyň çalt üýtgemegi sebäpli termal stres, deformasiýa, termal ýadawlyk ýarygy we ýerli ýanma döredip bolýar. Görkeziji perwanyň garyndysy aşakdaky häsiýetlere eýe bolmalydyr: ýeterlik ýokary temperatura berkligi, hemişelik süýşme öndürijiligi we gowy termal ýadawlyk öndürijiligi, ýokary oksidlenme garşylygy we termal korroziýa öndürijiligi, termal stres we titreme garşylygy, egilme deformasiýa ukyby, guýma prosesinde gowy galyplama öndürijiligi we kebşirlenmegi, şeýle hem örtügi goramak öndürijiligi.
Häzirki wagtda ýokary itekleme/agyrlyk gatnaşygy bolan öňdebaryjy hereketlendirijileriň köpüsi boş guýma pyçaklary ulanýar we ugurly we bir kristally nikel esasly super garyndylar saýlanýar. Ýokary itekleme-agyrlyk gatnaşygy bolan hereketlendirijiniň ýokary temperaturasy 1650 ℃ - 1930 ℃ aralygynda bolup, ony ýylylyk izolýasiýa örtügi bilen goramagy zerurdyr. Sowadyş we örtük gorag şertlerinde pyçak garyndysynyň hyzmat temperaturasy 1100 ℃-den ýokarydyr, bu bolsa geljekde ýol görkeziji pyçak materialynyň temperatura dykyzlygynyň bahasyna täze we ýokary talaplary öňe sürýär.
b. Turbina pyçaklary üçin super garyndylar
Turbina pyçaklary awiasiýa hereketlendirijileriniň esasy ýylylyk göteriji aýlanýan bölekleridir. Olaryň iş temperaturasy ýol görkeziji pyçaklardan 50 ℃ - 100 ℃ pes. Olar aýlananda uly merkezden gaçyryş stresine, titreme stresine, termal strese, howa akymynyň arassalanmagyna we beýleki täsirlere çydamly bolýarlar we iş şertleri ýaramaz. Ýokary itekleme/agyrlyk gatnaşygy bolan hereketlendirijiniň gyzgyn uç bölekleriniň hyzmat möhleti 2000 sagatdan köp. Şonuň üçin turbina pyçak leginiň hyzmat temperaturasynda ýokary süýşme garşylygyna we döwülme güýjüne, ýokary we pes sikl ýadawlygy, sowuk we gyzgyn ýadawlyk, ýeterlik plastiklik we zarba berkligi, şeýle hem kesik duýgurlygy ýaly gowy ýokary we orta temperatura toplumlaýyn häsiýetlerine eýe bolmaly; ýokary oksidlenme garşylygyna we korroziýa garşylygyna; gowy ýylylyk geçirijiligine we pes çyzykly giňelme koeffisiýentine; guýma prosesiniň gowy öndürijiligine; uzak möhletli gurluş durnuklylygyna, hyzmat temperaturasynda TCP fazasynyň çökmegine ýol berilmezligine. Ulanylýan leg dört tapgyrdan geçýär; Deformasiýa edilen legiň ulanylyşyna GH4033, GH4143, GH4118 we ş.m. girýär; Döküm ergininiň ulanylyşyna K403, K417, K418, K405, ugur boýunça gatylaşan altyn DZ4, DZ22, birkristal ergin DD3, DD8, PW1484 we ş.m. girýär. Häzirki wagtda ol birkristal erginleriniň üçünji nesline öwrüldi. Hytaýyň birkristal ergin DD3 we DD8 degişlilikde Hytaýyň turbinalarynda, turbofanly hereketlendirijilerde, dikuçarlarda we gämi hereketlendirijilerinde ulanylýar.
3. Turbina diski üçin ýokary temperaturaly lehim
Turbina diski turbina hereketlendirijisiniň iň köp dartgynly aýlanýan podşipnik bölegidir. Itek agramynyň gatnaşygy 8 we 10 bolan hereketlendirijiniň teker flanesiniň iş temperaturasy 650 ℃ we 750 ℃ ýetýär, teker merkeziniň temperaturasy bolsa takmynan 300 ℃ bolup, uly temperatura tapawudy bilen. Adaty aýlanma wagtynda, ol pyçagy ýokary tizlikde aýlanmaga mejbur edýär we iň ýokary merkezden gaçyryş güýjüne, termal dartgynlyga we titreme dartgynlygyna çydamlydyr. Her bir başlangyç we durma sikl, teker merkezidir. Boğaz, oýuk aşagy we gyra dürli kompozit dartgynlyklara çydamlydyr. Ergin iň ýokary akym güýjüne, zarba berkligine we hyzmat temperaturasynda kesik duýgurlygyna eýe bolmaly; pes çyzykly giňelme koeffisiýenti; belli bir oksidlenme we korroziýa garşylygy; Gowy kesiş öndürijiligi.
4. Aerokosmik super garyndy
Suwuk raketa hereketlendirijisindäki super garyndy itek kamerasyndaky ýanma kamerasynyň ýangyç injektor paneli hökmünde ulanylýar; Turbina nasosynyň tirsegi, flanş, grafit rul berkidijisi we ş.m. Suwuk raketa hereketlendirijisindäki ýokary temperaturaly garyndy itek kamerasyndaky ýangyç kamerasynyň injektor paneli hökmünde ulanylýar; Turbina nasosynyň tirsegi, flanş, grafit rul berkidijisi we ş.m. GH4169 turbina rotorynyň, walynyň, walynyň ýeňiniň, berkidijisiniň we beýleki möhüm podşipnik bölekleriniň materialy hökmünde ulanylýar.
Amerikan suwuk raketa hereketlendirijisiniň turbina rotor materiallary, esasan, sorulýan turba, turbina pyçagy we diskden ybarat. GH1131 legirlenmesi esasan Hytaýda ulanylýar we turbina pyçagy iş temperaturasyna baglydyr. Inconel x, Alloy713c, Astroloy we Mar-M246 yzygiderli ulanylmaly; tigir disk materiallary Inconel 718, Waspaloy we ş.m. GH4169 we GH4141 integral turbinleri esasan ulanylýar, GH2038A bolsa hereketlendirijiniň wallary üçin ulanylýar.