การรีไซเคิลโลหะผสมที่มีมูลค่าสูงและอุณหภูมิสูงในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ

การควบคุมโครงสร้างจุลภาคเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับโลหะผสมที่อุณหภูมิสูง ขนาด สัณฐานวิทยา และการกระจายตัวของเฟส γ' ในโลหะผสมนิกเกิลที่มีความแข็งแรงสูงและอุณหภูมิสูง มีอิทธิพลโดยตรงต่อความต้านทานการคืบคลานที่อุณหภูมิสูงและความแข็งแรงต่อความล้าของวัสดุ

การแปรรูปโลหะผสมเหล่านี้ก่อให้เกิดความท้าทายอย่างมาก เทคนิคการอบอ่อนแบบ “progressive reset” ล่าสุดสามารถกำจัดความเข้มข้นของความเค้นเฉพาะจุดจากการหล่อได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดความหนาแน่นของความเค้นเคลื่อนตัวในบริเวณที่เสียรูปจาก 2.62×10¹⁴ ตร.ม. เหลือ 1.45×10¹⁴ ตร.ม. และป้องกันข้อบกพร่องจากการตกผลึกซ้ำ

โลหะผสมอุณหภูมิสูงอุดมไปด้วยโลหะมีค่าและมีมูลค่าการรีไซเคิลสูงมากในสาขาการรีไซเคิลโลหะ มีค่า โลหะ ผสมอุณหภูมิสูงที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบและใบพัดกังหันที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบเป็นวัสดุรีไซเคิลที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในสาขาการบินและอวกาศ

โลหะผสมทนอุณหภูมิสูงที่มีฐานเป็นโคบอลต์

โลหะผสมที่ทนความร้อนสูงที่มีโคบอลต์เป็นส่วนประกอบหลักโดดเด่นในวงการนี้ เนื่องจากมีความทนทานต่อการกัดกร่อนจากความร้อนและความแข็งแรงต่อความล้าที่อุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ วัสดุเหล่านี้มีเมทริกซ์โคบอลต์ที่โดยทั่วไปจะผสมกับธาตุต่างๆ เช่น โครเมียมและทังสเตน ซึ่งแสดงเสถียรภาพทางโครงสร้างจุลภาคที่โดดเด่นภายใต้อุณหภูมิสูง

เมื่อเปรียบเทียบกับโลหะผสมนิกเกิลที่ทนความร้อนสูงแล้ว โลหะผสมโคบอลต์จะมีอุณหภูมิของแข็งที่สูงกว่าและทนต่อการกัดกร่อนจากความร้อนได้ดีกว่า จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนคงที่ที่ต้องทำงานเป็นเวลานานในสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนที่อุณหภูมิสูง

ใบพัดนำทางและส่วนประกอบห้องเผาไหม้ในกังหันแก๊สถือเป็นการใช้งานทั่วไปของโลหะผสมที่มีส่วนประกอบของโคบอลต์ที่อุณหภูมิสูง เนื่องจากชิ้นส่วนเหล่านี้ต้องทนต่อแรงกระแทกโดยตรงจากก๊าซเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูง

ในงานวิศวกรรมเชิงปฏิบัติ โลหะผสมทนอุณหภูมิสูงที่มีโคบอลต์เป็นส่วนประกอบหลักแสดงให้เห็นถึงความต้านทานความล้าจากความร้อนได้อย่างยอดเยี่ยม ทนทานต่อความผันผวนของความเค้นจากความร้อนจากรอบการสตาร์ท-ดับเครื่องบ่อยครั้ง วัสดุเหล่านี้ยังนิยมนำมาใช้ในแหวนซีลและตัวยึดของเครื่องยนต์ ซึ่งค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนจะเข้ากันได้ดีกับส่วนประกอบโลหะผสมทนอุณหภูมิสูงที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก จึงมั่นใจได้ถึงความสัมพันธ์ที่พอดีและมั่นคงในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง

สปริงโลหะผสมนิกเกิลทนอุณหภูมิสูง

สปริงโลหะผสมนิกเกิลทนอุณหภูมิสูงทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบหลักในระบบควบคุมแรงดันและระบบซีลภายใต้สภาวะที่รุนแรง ซึ่งใช้งานกันอย่างแพร่หลายในเครื่องยนต์อากาศยาน โรงงานปิโตรเคมี และอุปกรณ์พลังงาน ส่วนประกอบสปริงเหล่านี้ยังคงคุณสมบัติความยืดหยุ่นที่เสถียรที่อุณหภูมิสูงถึง 650°C ซึ่งเหล็กสปริงทั่วไปจะเกิดการคลายตัวอย่างมีนัยสำคัญ

ในระบบควบคุมเครื่องยนต์อากาศยานและวาล์วเคมี สปริงโลหะผสมนิเกิลทนอุณหภูมิสูงจะส่งแรงกดสัมผัสที่สม่ำเสมอและต่อเนื่อง ช่วยให้ปิดผนึกได้อย่างน่าเชื่อถือภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง

ต่างจากสปริงทั่วไป สปริงโลหะผสมนิกเกิลที่ทนอุณหภูมิสูงจะต้องทำงานภายใต้อุณหภูมิสูงและแรงเครียดที่ต่อเนื่องเป็นเวลานาน ทำให้ความต้านทานการไหลซึมเป็นตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่สำคัญ

โลหะผสมนิกเกิลที่ทนต่ออุณหภูมิสูง เช่น Alloy X/2.4656 รักษาความแข็งแรงแรงดึงเกิน 250 MPa ที่อุณหภูมิ 800°C ซึ่งช่วยให้มีความแข็งแรงสำรองเพียงพอสำหรับการออกแบบสปริงที่อุณหภูมิสูง

ในการใช้งานจริง วิศวกรต้องพิจารณาคุณสมบัติการแข็งตัวของสปริงโลหะผสมนิกเกิลที่อุณหภูมิสูงโดยเฉพาะ มีการใช้กระบวนการอบชุบด้วยความร้อนที่เหมาะสมเพื่อปรับโมดูลัสความยืดหยุ่นและความแข็งแรงต่อความล้าของวัสดุ

การผลิตสปริงเหล่านี้เกี่ยวข้องกับเทคนิคการม้วนที่แม่นยำและการควบคุมการอบด้วยความร้อนที่เข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่ามีคุณสมบัติเชิงกลที่เสถียรภายใต้อุณหภูมิสูง

แถบโลหะผสมนิกเกิลทนอุณหภูมิสูง

แผ่นโลหะผสมนิกเกิลทนอุณหภูมิสูงเป็นวัสดุสำคัญสำหรับภาคอุตสาหกรรมที่หลากหลาย เนื่องจากมีความสามารถในการขึ้นรูปที่ดีเยี่ยมและความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง วัสดุแผ่นบางนี้สามารถนำไปขึ้นรูปเป็นชิ้นส่วนที่ซับซ้อนได้ผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การปั๊ม การดัด และการเชื่อม เพื่อตอบสนองความต้องการการใช้งานที่อุณหภูมิสูง

ในงานด้านอวกาศ แถบโลหะผสมนิกเกิลทนอุณหภูมิสูงมักถูกนำมาใช้สำหรับชุดประกอบห้องเผาไหม้และส่วนประกอบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน แถบโลหะผสม นิกเกิล -โครเมียม-เหล็ก-โมลิบดีนัม เช่น HASTELLOY X มีความแข็งแรงแรงดึงสูงถึง 784 MPa และความยืดหยุ่น 45% ในสภาวะที่ผ่านการบำบัดด้วยสารละลาย ผสานความสามารถในการขึ้นรูปที่ยอดเยี่ยมเข้ากับประสิทธิภาพการใช้งานที่อุณหภูมิสูงที่เหนือกว่า

การควบคุมผลกระทบจากการแข็งตัวของความเครียดเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการแปรรูปแผ่นโลหะผสมนิกเกิลที่อุณหภูมิสูง การอบอ่อนระดับกลางช่วยฟื้นฟูสภาพพลาสติกของวัสดุ ทำให้แผ่นโลหะผสมนิกเกิลสามารถผ่านกระบวนการเปลี่ยนรูปได้หลายครั้งโดยไม่เกิดการแตกร้าว

ระหว่างการเชื่อม จำเป็นต้องเลือกโลหะเติมที่มีองค์ประกอบตรงกัน การอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อมจะช่วยฟื้นฟูความต้านทานการกัดกร่อนในบริเวณเชื่อม

ในภาคพลังงาน แถบโลหะผสมนิกเกิลทนอุณหภูมิสูงจะถูกนำมาผลิตเป็นชิ้นส่วนทรานซิชันของกังหันก๊าซและส่วนประกอบซีล ในอุตสาหกรรมเคมี วัสดุนี้จะถูกนำไปแปรรูปเป็นวัสดุบุผิวสำหรับถังปฏิกิริยาและท่อแลกเปลี่ยนความร้อน

แอปพลิเคชันเหล่านี้ใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบด้านความแข็งแรงของแถบโลหะผสมนิกเกิลที่ทนอุณหภูมิสูงและความทนทานต่อการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงได้อย่างเต็มที่ ช่วยให้มั่นใจถึงการทำงานของอุปกรณ์ที่เสถียรในระยะยาวในสภาพแวดล้อมที่ต้องการ