ABSTRACT

NI-base superliga materiais expressos fornecer um equilíbrio excelente de resistência a alta temperatura, resistência à fadiga, resistência à oxidação e desempenho de revestimento e podem ser produzidos com tolerâncias muito apertadas em configurações extremamente complexas, tais como axial e rodas de turbina fundido integrais centrífugos. Como resultado, superligas elenco são utilizadosnas aplicações mais exigentes de aero e turbinas a gás industriais. A utilização destes materiais está se expandindo para aplicações microturbina, turbojatos, turbocompressor e do motor de mísseis menores devido a esta combinação única de propriedades desejáveis. Este artigo irá apresentar uma visão geral da aplicação do investimento elenco Ni \\ superligasnbase e capacidade de processo para pequenos motores de turbina e de mísseis.-

 

INTRODUCTION

Nickelbase superliga materiais têm ampla aplicaçãona seção da turbina quente de motores aeronáuticos e de turbinas a gás industriais. Tradicionalmente, a secção de turbina a gás quente de desenvolvimento liga começa com requisitos de motores quenão podem ser satisfeitos por ligas existentes, por exemplo, a temperatura mais elevada, força ou requisitos de durabilidade. Fundido Ni \\ superligasnbase proporcionar uma combinação única de características adequadas para estes requisitos, os quais são também aplicáveis ​​a pequenos motores de turbina e de mísseis. \\ Superligasn--a abranger um grupo de ligas, com base emníquel, ferro ou cobalto, que são utilizados estruturalmente a temperaturas de operação de 538 ° C (1000 ° F) ou superior. Superligas exibem propriedades superiores temperatura elevada e são utilizados em aplicações que envolvem as temperaturas mais quentes e

ou maiores tensõesna turbina de gás,nomeadamente de lâminas de turbina (ou baldes), pás (ou bicos), rodas integrais, discos e componentes da câmara de combustão. Além de manter a elevada resistência a temperaturas de trabalho que se aproximam de 85% do ponto de fusão, esses materiais exibem uma boa resistência à corrosão e à oxidação quentenecessáriana turbina a gás ambiente. Além disso, superligas podem ser economicamente lançado componentes de formas complexas e

em configurações internas com controladas microestrutura uniforme.//

Superalloys foram introduzidas pela primeira vez em motores de turbina a gás militares durante a Segunda Guerra Mundial, e a tecnologia tem avançado dramaticamente desde aquela época. Contínuas materiais incrementais avanços foram introduzidas com fundição desenvolvimento de processos e ligas otimizados “hop

scotching” uns aos outros para avançar a capacidade de material em geral. Estes avanços incluem convencionalmente fundido, ligas equiax (EQ), direccionalmente solidificadas (DS) e componentes fundidos de cristal único (SX). Este artigo discute as características e aplicações de cada tecnologia de fundição, juntamente com exemplos de ligas e propriedades. DESENVOLVIMENTO -

  CASTING PROCESS   

Figura 1. tecnologia de fundição Progressão  

O aplicações iniciais de pás de turbina de superligas fundido e palhetas foram fundido convencional , equiax (EQ) ligas. vazadas Equiax são utilizadosna maioria das aplicações, incluindo estático e as peças rotativas, rodas integrais e componentes estruturais. requisitos do estabelecimento incluem fluência a alta temperatura e resistência à fadiga, ductilidade e soldabilidade tanto para fabricação e reparação.

O introdução de solidificação peças fundidas produzidas direccionais com grãos colunares paralela à direcção de carregamento de alta tensão em peças rotativas (Figura 1) [1]. Estas peças fundidas realizados ganhos significativosna fluência \\ forçanrupture e vida LCF devido à eliminação de limites de grão transversal ao eixo de carga alta tensão e microporosidade resultante da solidificação de movimento lento frente inerenteno DS

-technology reduzida . DS ligas são tipicamente especificados para aplicações de rotação das partes, como 2ª e 3ª etapa pás da turbina, meio após 101; ligas EQnão fornecer resistência à fluência adequada.&#

a extensão adicional do DS tecnologia de fundição foi a introdução de processos de cristal único, foi pioneira por Pratt

Whitney aeronaves [2] que eliminou todos os limites dos grãos e, consequentemente, anecessidade de grão limite elementos de reforço, tais como C, B, Hf e Zr. Uma vez que estes elementos são depressores do ponto de fusão, a capacidade de temperatura de ligas SX foi significativamente melhorada. ligas de um único cristal são usados ​​em aplicações de motores a alta temperatura alta tensão mais exigentes

, tais como o 1 pás da turbina fase e palhetas e componentes do combustor. Os benefícios de fundidos incluem SX melhorada creeprupture, fadiga, a oxidação e as propriedades do revestimento, o que resultano desempenho do motor de turbina e durabilidade superiores [2

6]. Além disso, as ligas de cristal único reter uma maior fracção da sua vida secção de ruptura de espessura como a espessura de parede é reduzida (Figura 2) [7].&/-Figure 2. ruptura espécime vida vs. espessura mostrando benefício de castings SX mais de DS

eq

/

ADVANCED superliga mATERIAIS

materiais de superligasAdvanced foram introduzidas para responder àsnecessidades da indústria para melhorar as propriedades de liga leve. Equiax ligas CM 939 Weldable®, CM 247 LC® e CM 681 LC®, DS ligas CM 247 LC e CM 186 LC® e SX liga CMSX4® são representativas dessas melhorias.

-

CM 939 Weldable® liga

in 939 liga (Tabela 1 [8]), foi desenvolvidono fim dos anos 1960 pela Sociedade Internacional deníquel. Este crómio 22% (Cr), liga resistente à corrosão a quente tem visto uma ampla aplicaçãono mercado de turbina a gás industrial (IGT) para palhetas equiaxiais, os segmentos e os bicos do queimador. No entanto, em 939 carcaças são difíceis de reparar solda devido a ductilidade marginal e associado liga projeto química.

as resultado destas dificuldades, CanhãoMuskegon desenvolveu uma versão modificada da IN 939 liga para melhorar a soldabilidade reparação e propriedades mecânicas, com ênfasena liga de ductilidade. Uma química objectivo optimizado foi concebido com significativamente reduzida Al, Ti, Ta e Cb (e, consequentemente, menor volume fracção gama fase primordial) em comparação com EM padrão 939, optimizado B, Zr e conteúdo C e dramaticamente melhorados liga de pureza para S, P, N, S e Si. Esta composição foi designada proprietária CM 939 liga soldável.

-