Materiaaleihin, jotka voivat säilyttää hienorakeisen rakenteen korkeissa lämpötiloissa, ovat pääasiassa mikroseostettu teräs, joka sisältää Ti:tä, Nb:tä ja V:tä. jauhemetallurgia terästä; lämmönkestävät seokset (kuten Inconel 718); ja keraamiset matriisikomposiitit. Nämä materiaalit estävät tehokkaasti raekarkeutta korkeissa lämpötiloissa saostuneiden faasien ominaisuuksien avulla, jotka kiinnittävät raerajoja tai niiden oman raerakenteen puuttumisen.
1. Mikroseostettu teräs (yleinen valinta)
Ti-pitoinen teräs (esim. H13+Ti): Ti muodostaa erittäin stabiilia TiC:tä, joka on lähes liukenematon alle 1200 asteen lämpötilassa, kiinnittää raerajoja pitkäksi aikaa ja osoittaa voimakkainta vastustuskykyä rakeiden kasvua vastaan;
Nb-sisältävä teräs (esim. H13+Nb): NbC saostuu dynaamisesti uudelleenkiteytymisen aikana, mikä estää rakeiden imeytymisen ja tekee siitä sopivan lämpötilanvaihteluolosuhteisiin;
V-sisältävä teräs (esim. H13+V): VC esiintyy vakaasti 600–900 asteen alueella, mikä tarjoaa kohtuullisen puristusvoiman pienemmillä kustannuksilla.
Mekanismi: Zener-kiinnitysvaikutus – hienot, hajallaan olevat toisen vaiheen{0}}hiukkaset estävät fyysisesti raerajojen kulkeutumista.
2. Luonnostaan hieno-rakeinen teräs
Al-Tapattu H13: AlN syntyy Al:n hapettumisen kautta, mikä kiinnittää raerajoja kuumennuksen alkuvaiheessa liiallisen austeniittiraekasvun estämiseksi;
Hieno-hienrakeinen 4Cr5MoSiV1: Hapettumisen ja jäähtymisen nopeuksia säädellään sulatusprosessin aikana, jotta varmistetaan hieno ja tasainen alkuperäinen mikrorakenne (raekoko 5–8).
Ominaisuudet: Korkea kustannustehokkuus-, sopii uusien muottien valmistukseen, kalliita seoksia ei tarvitse lisätä.
3. Jauhemetallurgiateräs (korkealaatuiset sovellukset)
PM-H13: Hyödynnä jauhemetallurgiatekniikkaa ja saavuttaa alkuperäisen raekoon 8–10, erittäin tasaisen karbidin jakautumisen ja kestää paljon paremmin korkeassa-lämpötiloissa tapahtuvaa karkenemista kuin perinteiset teräkset;
ASP-23: Nopea -nopeuksinen teräs, joka sisältää runsaasti V- ja Mo-pitoisuuksia, erittäin hieno mikrorakenne ja runsaasti hajaantuneita karbideja, jotka kestävät erinomaisesti korkeita lämpötiloja.
Edut: Hyvä isotropia, väsymisikä on yli 30% korkeampi kuin perinteinen teräs, sopii tarkkuusmuotteihin lääketieteen, optiikan ja muilla aloilla.
4. Lämmönkestävät-lejeeringit (ultra-korkean lämpötilan sovellukset)
|
Materiaali |
Maksimi käyttölämpötila |
Hienojakoisen rakeen pidätysmekanismi |
|
Inconel 718 |
1100 astetta |
'-faasin (Ni3Al) dispersion vahvistuminen, estää raerajojen kulkeutumista |
|
Haynes 230 |
1150 astetta |
Kiinteän liuoksen vahvistus + kovametallisaostus, erinomainen virumisenkestävyys |
|
Stellite 6 |
1000 astetta |
Karbidiverkkotuki, vahva mikrorakenteen vakaus |
Huomautus: Korkeat kustannukset, vaikea käsitellä, käytetään yleensä kriittisten komponenttien osittaiseen korvaamiseen.
5. Keraamiset matriisikomposiitit (rajasuunta)
SiC/SiC, Al2O3/ZrO2: Näillä komposiiteilla ei ole metallista raerakennetta, ne kestävät yli 1400 asteen lämpötiloja ja niissä ei ole lähes lainkaan lämpömuodonmuutoksia.
Käyttökohteet: Käytetään kulutusta{0}}kestävinä osina, kuten suuttimien vuorauksia ja virtauksenjakajia, yhdessä metallimatriisien kanssa.
Trendi: Laajentuminen ilmailu- ja avaruusteollisuudesta huippuluokan muottien valmistukseen{0}, mikä edustaa tulevaa kehityssuuntaa.
