1. Co jsou charakteristiky superalimů
Výjimečná síla vysoké teploty: Zachovávají si významnou mechanickou pevnost i při teplotách přesahujících 50% svého bodu tání (často nad 1 000 stupňů), což je rozhodující pro aplikace, jako jsou motory plynových turbín.
Oxidace a odolnost proti korozi: Na jejich povrchu se tvoří vrstva ochranného oxidu (např. Oxid chrom nebo oxid hlinitý) a chrání je před chemickým útokem plyny, kapalinami nebo drsným prostředím (např. Marine, průmyslové nebo letecké nastavení).
Odolnost vůči dotvarování: Odolávají postupné deformaci (dotvarování) při trvalém mechanickém stresu a vysokých teplotách, což zajišťuje dlouhodobou strukturální integritu ve složkách, jako jsou lopatky turbíny.
Odolnost tepelné únavy: Vydrží opakované cykly zahřívání a chlazení bez praskání, takže jsou vhodné pro části vystavené kolísajícím teplotám.
Dobrá vanitelnost: Navzdory jejich vysoké síle může být mnoho superalomionů vytvořeno, obsazeno nebo svařováno pomocí specializovaných technik, což umožňuje složitou výrobu komponent.
Mikrostrukturální stabilita: Jejich vnitřní struktura (např. Sraženiny, hranice zrn) zůstává stabilní při vysokých teplotách, což zabraňuje degradaci mechanických vlastností v průběhu času.
2. Co je síla superralloy nikl
Pevnost v tahu pokojové teploty: Obvykle se pohybuje od 800 MPa do více než 1 500 MPa, v závislosti na složení a tepelném zpracování. Například Inconel 718 má pevnost v tahu ~ 1 300 MPa ve svém stárném stavu.
Síla vysoké teploty: Udržují pozoruhodnou sílu při teplotách až 1100 stupňů. Například superaliony s jedním krystalem niklu (např. CMSX-4) si zachovávají pevnost v tahu ~ 700 MPa při 1 000 stupňů, což při takových teplotách daleko převyšuje pevnost ocelových nebo hliníkových slitin.
Síla creep: Kritická vlastnost pro aplikace s vysokou teplotou, niklové superaliony odolávají deformaci dotvarování. Mohou udržet zátěž na 800–1 000 stupňů po tisíce hodin bez nadměrného prodloužení. Například Inconel 625 vykazuje minimální dotvarování (<0.1% per 1,000 hours) under 100 MPa at 800°C.
Únava: Vydrží cyklické nakládky dobře, dokonce i při vysokých teplotách. To je nezbytné pro komponenty, jako jsou disky a čepele turbíny, které během provozu zažívají opakované stresové cykly.
3. Co je složení niklové super slitiny
Nikl (ni): Základní kov, poskytující stabilní matici a vysokoteplotní stabilitu.
Chrom (Cr): Přidáno v 10–20% pro zlepšení odolnosti oxidace a koroze vytvořením ochranné vrstvy Cr₂o₃.
Cobalt (CO): Často zahrnuto (5–20%) pro zvýšení síly vysoké teploty a snížení míry tečení.
Hliník (AL) a titan (Ti): Tyto prvky (kombinované 2–8%) tvoří intermetalické sraženiny (např. Fáze, ni₃al nebo ni₃ti), které posilují slitinu skrz kalení srážení, klíčový mechanismus pro vysokou teplotu.
Molybdenum (MO) a wolfram (W): Přidáno (1–10%) k pevné látce posiluje matrici a zlepšuje pevnost v tahu a tečení.
Niobium (NB) a Tantalum (TA): Tyto prvky (1–5%) přispívají k kalení srážení (např. Furování „fáze v Inconel 718) a zvyšují odpor dotvarování.
Drobné prvky: Malá množství uhlíku (C), boru (B), zirkonia (Zr) nebo hafnia (HF) se často přidávají k posílení hranic zrn, což snižuje intergranulární praskání.
Inconel 718: ~ 52% NI, 19% Cr, 18,5% Fe, 5% NB, 3% mo, 1% TI, 0,6% al.
CMSX-4 (jednokrystal): ~ 61% NI, 20% Cr, 9% CO, 6,5% AL, 6% W, 1% TI, 1% TA.
4. k čemu se používají slitiny na bázi niklu
Motory plynových turbín: lopatky turbíny, disky, spalovací komory a výfukové systémy (např. Inconel 718 pro disky turbíny, jednokrystalové slitiny pro vysokotlaké lopatky turbíny).
Raketové motory: Komponenty vystavené vysokoteplotním spalovacím plynům.
Plynové a parní turbíny pro výrobu energie: sekce s vysokou teplotou (např. Čepele, trysky), kde jsou kritické odolnost proti tečení a oxidaci.
Jaderné reaktory: opláštění paliva, výměníky tepla a strukturální složky odolné vůči záření a korozivním chladicím prostředkům (např. Inconel 600).
Pokor-rezistentní vybavení: reaktory, potrubí, ventily a výměníky tepla manipulace s kyselinami (např. Kyselina sírová), alkaliky nebo prostředí bohatá na chloridy (např. Hastelloy C-276).
Komponenty pro ropné a plynové plošiny na moři, lodní vrtule a systémy pro manipulaci s mořskou vodou, kde je nezbytná odolnost vůči korozi slané vody.
Implantáty (např. Orthopedické nebo zubní) díky jejich biokompatibilitě, odolnosti proti korozi a síle (např. Nitinol, slitina niklu-titanium, se používá pro stenty).
Komponenty turbodmychadla a výfukové systémy ve vysoce výkonných vozidlech, kde je vyžadována vysoká pevnost a odolnost proti korozi.
