Lämpökäsittely on keskeinen prosessi superseosille, jotka on räätälöity parantamaan niiden mekaanisia ominaisuuksia, kuten lujuus, hiipimäkestävyys, väsymysten kestävyys ja mikrorakenteen stabiilisuus-ja-ja-ja-ja -struktuuriset stabiilisuus-olosuhteissa. Erityiset menettelyt vaihtelevat seoksen koostumuksen (nikkelipohjaisen, kobolttipohjaisen tai rautapohjaisen) ja sen aikomuksen soveltamisen perusteella, mutta tärkeimpiin tekniikoihin sisältyy:
Ratkaisu
Tämä vaihe sisältää superseoksen lämmittämisen korkeaan lämpötilaan (tyypillisesti 900–1250 astetta seoksesta riippuen) liuottaakseen metallien väliset saosteet (esim. 'Tai karbidit) ja saavuttaa tasainen, homogeeninen kiinteä liuos. Nopea jäähdytys (veden, öljyn tai pakotetun ilman sammutus) seuraa "jäädyttää" tämän mikrorakenteen estäen karkeat saostumat uudistumasta. Liuos hehkuttaminen parantaa taipuisuutta ja valmistaa seoksen seuraavaa vahvistamista varten sademäärän kovettumisen kautta. Esimerkiksi:
Nikkelipohjainen Inconel 718 on liuoskytketty ~ 980 asteessa liuottamiseksi "(ni₃nb) saostumaan varmistaen ylikyllästetyn matriisin.
Kobolttipohjainen Haynes 25 läpäisee liuoksen hehkutuksen ~ 1150 asteessa sen kromin ja volframijakauman homogenisoimiseksi.
Ikääntyminen (sademäärä kovettuminen)
Liuoksen hehkutuksen jälkeen ikääntymiseen kuuluu seoksen lämmittäminen alhaisempaan lämpötilaan (600–850 astetta) pitkään (tunteista päiviin) indusoimaan hienoja, tasaisesti dispergoituneita metallien välisiä saosteita. Nämä saostumat (esim. '-Ni₃ (Al, Ti) nikkelipohjaisissa seoksissa tai laves-vaiheissa joissain kobolttipohjaisissa seoksissa) toimivat esteinä dislokaatioliikkeelle, kasvavat voimakkaasti voimaa. Monet superseokset käyttävät monivaiheista ikääntymistä optimaalisiin tuloksiin:
Inconel 718 käyttää kaksivaiheista ikääntymisprosessia: 720 astetta 8 tunnin ajan (uunin viileä 620 asteeseen) + 620 aste 8 tunnin ajan, ilmajäähdytteisesti, tiheiden "saostumien muodostamiseksi.
René 95, korkea luja nikkelipohjainen seos, vanhenee 870 asteessa yhden tunnin ajan + 650 aste 24 tunnin ajan lujuuden ja hiipimisvastuksen tasapainottamiseksi.
Kuuma isostaattinen puristus (hip)
HIP yhdistää korkean lämpötilan (jopa 1200 asteen) ja korkean paine (100–200 MPa) inertissä kaasussa (esim. Argon) sisäisen huokoisuuden poistamiseksi, tyhjyyden kutistumiseksi ja mikrorakenteiden homogenisoimiseksi. Se on erityisen kriittinen valettuille tai jauhe-metallurgialle superseoksille, kuten CMSX-4 (yksikristalli nikkelipohjainen seos), parantaen väsymyselämää ja vähentämällä vikoihin liittyviä vikoja turbiinien terissä.
Stressin lievitys
Koneiston, hitsauksen tai muodostumisen jälkeen suoritetaan tämä prosessi lämmittää seoksen 500–800 asteeseen jäännösjännitysten lievittämiseksi muuttamatta primaarista mikrorakennetta. Se estää halkeamisen palvelun aikana, välttämätöntä komponenteille, kuten rakettien suuttimille tai ydinreaktoriosille.
Viljan koon optimointi
Lämpökäsittelyt voivat hallita raekokoa tasapainottamiseksi: Hienojyvät parantavat matalan lämpötilan vetolujuutta, kun taas karkeammat jyvät parantavat hiipimäkestävyyttä korkeissa lämpötiloissa. Esimerkiksi:
Turbiinilevyt (joihin kohdistetaan korkea pyörimisjännitys) käyttävät hienorakeisia superseoksia (esim. Udimet 720) ohjattavan jäähdytyksen kautta hehkutuksen aikana.
Turbiinin terät (altistetut äärimmäiselle lämmölle) käyttävät usein karkean rakeisia tai yksikiteitä superseosteja (esim. PWA 1480) maksimoidakseen hiipimisenkestävyyden.
"Vahvimman" superseoksen määritteleminen on monimutkaista, koska lujuus riippuu kontekstista: lämpötila, stressityyppi (vetolujuus, hiipivä, väsymys) ja ympäristöolosuhteet (korroosio, hapettuminen). Useat superseokset erottuvat kuitenkin poikkeuksellisesta vahvuudesta tietyissä skenaarioissa:
GRX-810
GRX-810: n kehittämä 3D-painettu nikkelipohjainen superseoos, GRX-810, on poikkeuksellista voimaa ja kestävyyttä. Se on kaksi kertaa vahva kuin huipputekniset 3D-tulostetut superseokset (esim. Inconel 718) korkeissa lämpötiloissa (~ 1093 astetta) ja yli 1000 kertaa kestävämpi hiipille (hidas muodonmuutos jatkuvassa stressissä). Sen lujuus syntyy ainutlaatuisesta nanomittakaavan saostumien ja oksidien mikrorakenteesta, mikä tekee siitä ihanteellisen hypersonic -ajoneuvoille ja rakettimoottoreille.
René 95
René 95 tarjoaa nikkelipohjaisen superseoksen, jota käytetään laajasti ilmailu- ja ilmailu- ja tilaajan lujuuteen (jopa 1 600 MPa huoneenlämpötilassa) ja hiipimisvastuksen kohonneissa lämpötiloissa. Sen lujuus johtuu tiheästä 'saostumien verkosta, mikä tekee siitä huippuluokan valinnan korkean stressikomponenttien, kuten turbiinilevyjen kanssa.
Alloos 718Plus
Edistynyt versio Inconel 718, 718plus korvaa "saostumat vakaammilla” vaiheilla, lisäämällä voimakkuutta korkeammissa lämpötiloissa (jopa 700 astetta). Se ylläpitää vetolujuutta, joka ylittää 1 300 MPa, samalla kun se tarjoaa parempaa hiipumista, sopivia seuraavan sukupolven kaasuturbiinimoottoreihin.
Kobolttipohjaiset seokset (esim. Haynes 188)
Vaikka huoneenlämpötilassa on yleensä vähemmän vahvoja kuin nikkelipohjaiset seokset, kobolttipohjaiset superseokset, kuten Haynes 188 Excel korkean lämpötilan lujuudessa ja hapettumiskestävyydessä (jopa 1 100 asteeseen). Niiden lujuus on peräisin volframin ja kromin kiinteän liuoksen vahvistamisesta, mikä tekee niistä kriittisiä suihkumoottorin palamiskammioille.
GRX-810on usein mainittu voimakkaimmaksi korkean lämpötilan lujuuden ja hiipimisen kestävyyden suhteen, kun taas René 95 ja 718Plus hallitsevat huoneenlämpötilassa ja kohtalaisen korkean lämpötilan vetolujuuden. "Vahvin" etiketti riippuu viime kädessä tarvittavista erityiskriteereistä.
