Aloi-suhu tinggi, juga dikenali sebagai aloi-tahan haba atau aloi super, ialah kelas bahan logam yang mampu beroperasi-panjang dalam-persekitaran suhu tinggi dan di bawah tegasan tertentu. Mereka mempamerkan rintangan yang sangat baik terhadap-pengoksidaan suhu tinggi dan kakisan panas, serta kekuatan suhu tinggi-yang unggul, kekuatan keletihan dan keliatan patah rayapan. Aloi ini digunakan terutamanya dalam aeroangkasa, tenaga, dan enjin turbin marin.
Pengelasan aloi-suhu tinggi
1. Mengikut bahan matriks, ia boleh dibahagikan kepada tiga kategori: berasaskan besi-, berasaskan nikel-dan berasaskan kobalt-.
(1) Aloi suhu tinggi-berasaskan besi-juga dipanggil keluli aloi tahan haba-. Keluli aloi-haba boleh dibahagikan kepada keluli tahan martensit, austenit, pearlit,-ferrit, dsb., mengikut keperluan penormalannya. Aloi-suhu tinggi-besi mempunyai suhu operasi yang agak rendah (600~850 darjah ), tetapi sifat mekanikal suhu sederhananya-baik, yang setara dengan atau lebih baik daripada aloi berasaskan nikel-yang serupa. Di samping itu, ia murah dan mudah berubah bentuk semasa kerja panas. Ia biasanya digunakan di bahagian enjin dengan suhu operasi yang lebih rendah, seperti cakera turbin, selongsong dan aci.
(2) Aloi suhu tinggi-berasaskan nikel mempunyai suhu operasi tertinggi (kira-kira 1000 darjah ) dan digunakan secara meluas dalam pembuatan bahagian paling panas enjin jet penerbangan dan pelbagai turbin gas industri, seperti bilah turbin, baling pemandu, turbin, dsb.
(3) Aloi suhu tinggi-berasaskan kobalt mempunyai kebolehtuangan dan kebolehkimpalan yang baik serta boleh digunakan pada suhu tinggi 700~1050 darjah . Ia terutamanya terdiri daripada kobalt, dan wakil tipikalnya ialah K610, yang mengandungi lebih daripada 58% kobalt. Oleh kerana harga yang tinggi dan kekurangan kobalt, ia jarang digunakan di dalam dan di luar negara. Jenama sedia ada termasuk K640, K644, GH188, dsb.
2. Mengikut proses penyediaan, ia boleh dibahagikan kepada aloi suhu tinggi-terubah bentuk, aloi suhu-tuang tinggi dan aloi suhu tinggi serbuk-.
(1) Aloi suhu tinggi-yang cacat
Aloi suhu tinggi-yang cacat merujuk kepada aloi suhu tinggi-yang dibuat oleh pemprosesan jongkong sejuk dan panas ke dalam pelbagai profil atau bahagian kosong, dan akhirnya menjadi bahagian hujung-panas. Kuncinya ialah jongkong aloi boleh terbentuk. Berbanding dengan aloi suhu tinggi-tuang, aloi suhu tinggi-yang cacat mempunyai tahap pengaloian yang rendah. Oleh itu, takat lebur lebih tinggi, had atas suhu kerja panas lebih tinggi, suhu penghabluran semula aloi lebih rendah, dan had bawah suhu kerja panas lebih rendah. Oleh itu, julat kerja panas aloi suhu tinggi-yang cacat adalah lebih luas daripada aloi suhu tinggi-tuang. Mengikut elemen matriks yang berbeza, aloi suhu tinggi -cacat boleh dibahagikan kepada-aloi suhu tinggi{14}}cacat berasaskan besi, aloi suhu tinggi-cacat berasaskan nikel-dan aloi suhu tinggi{16}}berasaskan kobalt{18}}kobalt.
(2) Membuang aloi-suhu tinggi
Menuang aloi suhu tinggi-adalah satu proses yang memancar secara langsung atau memejal mengikut arah menjadi bahagian selepas mencairkan semula jongkong aloi. Perkembangan mereka bermula pada tahun 1940-an. Menghantar aloi suhu tinggi-tidak lagi mempertimbangkan prestasi ubah bentuk penempaan. Kaedah tuangan ketepatan atau proses pemejalan berarah boleh digunakan untuk melontar bilah berdinding nipis{6}}ongga dengan bentuk kompleks dan rongga dalam yang tidak terhalang. Oleh itu, jumlah keseluruhan unsur dalam aloi teratu tuang adalah lebih tinggi dengan ketara berbanding aloi super cacat. Unsur pengukuhan larutan pepejal termasuk Re dan Ru, manakala kandungan logam refraktori W meningkat (dalam beberapa aloi, melebihi 10%). Kerpasan{11}}elemen pengaloian yang menguatkan, selain Al dan Ti, juga termasuk Nb, Ta, Hf dan V.
Aloi super tuangan boleh dikelaskan melalui kaedah pemejalan kepada tiga kategori: aloi super tuang sama, aloi kolumnar terpejal arah dan aloi kristal tunggal. Aloi super-kristal tunggal, jenis superaloi baharu, dibentuk dengan menghapuskan semua sempadan butiran melalui pemejalan arah. Logam terdiri daripada kristal individu, maka dinamakan aloi super kristal tunggal. Sempadan bijian ialah kawasan dalam logam di mana pelbagai herotan, kecacatan dan kekotoran terkumpul. Walaupun lebih kuat pada suhu bilik berbanding dalam kristal, ia mudah tergelincir pada suhu tinggi. Apabila kekuatan sempadan bijian berkurangan pada suhu tinggi, kekuatan logam berkurangan. Oleh itu, menghapuskan sempadan butiran melalui pemejalan arah menghasilkan- aloi kristal tunggal dengan prestasi cemerlang. Pada masa ini, hampir semua enjin canggih menggunakan{10}bilah turbin aloi kristal tunggal atau bilah pemandu.
(3) Serbuk aloi-suhu tinggi
Apabila suhu kerja aloi tahan haba-menjadi lebih tinggi dan lebih tinggi, bilangan elemen pengukuhan dalam aloi meningkat, dan komposisi menjadi lebih kompleks, menyebabkan beberapa aloi yang hanya boleh digunakan dalam keadaan tuang dan tidak boleh diubah bentuk oleh kerja panas. Selain itu, peningkatan dalam unsur pengaloian menyebabkan pengasingan komponen yang serius dalam aloi berasaskan nikel-selepas pemejalan, mengakibatkan struktur dan prestasi tidak sekata. Penggunaan teknologi metalurgi serbuk untuk menghasilkan aloi-suhu tinggi boleh menyelesaikan masalah di atas. Oleh kerana zarah serbuk adalah kecil dan kelajuan penyejukan semasa pembuatan serbuk adalah pantas, pengasingan dihapuskan, dan sifat kerja panas dipertingkatkan. Aloi yang hanya boleh dituang ditukar menjadi aloi-suhu tinggi yang boleh bekerja-panas, dan kekuatan hasil serta sifat kelesuan dipertingkatkan. Aloi suhu tinggi{10}}serbuk telah mencipta cara baharu untuk menghasilkan aloi{11}}kekuatan lebih tinggi. Aloi bersuhu tinggi{13}}serbuk digunakan terutamanya untuk mengeluarkan cakera turbin untuk-tujahan-tinggi-ke-enjin pesawat termaju, dan juga digunakan untuk menghasilkan-suhu tinggi{18}}komponen hujung seperti cakera pemampat, aci turbin pesawat, dan penyekat enjin turbin.
Kawasan aplikasi aloi suhu tinggi
1. Aeroangkasa
(1) Ruang pembakaran
Kebuk pembakaran adalah kawasan yang mempunyai suhu operasi tertinggi di antara semua komponen enjin. Apabila suhu gas dalam kebuk pembakaran mencapai 1500-2000 darjah, suhu aloi dinding kebuk boleh mencapai 800-900 darjah, dan secara tempatan sehingga 1100 darjah. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, kebanyakan aloi suhu tinggi yang digunakan dalam kebuk pembakaran adalah aloi diperkukuh larutan pepejal. Aloi mengandungi sejumlah besar unsur pengukuh larutan pepejal seperti W, Mo, dan Nb. Mereka mempunyai kekuatan suhu tinggi dan sifat pembentukan dan kimpalan yang baik. Gred wakil termasuk GH1140, GH3030, GH3039, GH3333, GH3018, GH3022, GH3044, GH3128 dan GH3170.
(2) Bim pemandu
Bim pemandu adalah komponen yang melaraskan arah aliran gas yang keluar dari kebuk pembakaran. Mereka juga dipanggil baling pemandu. Ia adalah salah satu bahagian enjin turbin yang tertakluk kepada kejutan haba terbesar. Terutama apabila pembakaran dalam kebuk pembakaran tidak sekata atau operasinya kurang baik, bilah pemandu dikenakan beban haba yang lebih besar. Suhu operasi ram pemandu enjin turbin canggih boleh mencapai 1100 darjah. Suhu operasi aloi ram pemandu domestik boleh mencapai 1000~1050 darjah. Aloi tuangan ketepatan aloi suhu tinggi-yang mewakili termasuk K214, K233, K406, K417, K403, K409, K408, K423B, dsb.
(3) Bilah turbin
Bilah turbin adalah komponen dengan keadaan kerja yang paling teruk dalam enjin pesawat. Suhu persekitaran kerja adalah tinggi. Gred biasa bagi-bahan aloi suhu tinggi termasuk GH4033, GH4037, GH4143, GH4049, GH4151, GH4118, GH4220, dsb., yang boleh digunakan dalam persekitaran 750-950 darjah . Apabila membangunkan enjin baharu dan mengubah suai model lama, aloi suhu tinggi tuang digunakan untuk mengeluarkan bilah turbin. Gred biasa aloi tuang termasuk K403, K417, K417G, K418, K403, K405, K4002, dsb.
