ABSTRACT

NI-BASE superlega materiali espressi forniscono un eccellente equilibrio di resistenza alle alte temperature, resistenza alla fatica, resistenza all'ossidazione e la prestazione di rivestimento e possono essere prodotte con tolleranze molto strette, in configurazioni estremamente complessi, come assiale e ruote di getto turbina integrali centrifughi. Come risultato, superleghe del cast sono utilizzatinelle applicazioni più esigenti aerodinamica e motori a turbina a gas industriali. L'uso di questi materiali è in espansione per applicazioni microturbine, turbogetto, turbocompressore e il motore missile più piccole a causa di questa combinazione unica di proprietà desiderabili. Questo documento presenta una panoramica dell'applicazione degli investimenti espressi Ni \\ superleghe NBASE e capacità di processo per piccoli motori a turbina e missili \\. N-

 

INTRODUCTION

Nickel

BASE superlega materiali hanno una vasta applicazione in sezione di turbina caldo di motori aeronautici e turbine a gas industriali. Tradizionalmente, sezione calda di turbine a gas di sviluppo lega inizia con requisiti motore chenon possono essere soddisfatti dalle leghe esistenti, ad esempio, la temperatura più alta, la forza, o requisiti di durabilità. Cast Ni \\ superleghe NBASE forniscono una combinazione unica di caratteristiche idonee a tali requisiti, che sono applicabili anche ai piccoli motori a turbina e missili. \\ Superleghen--I comprendono un gruppo di leghe, sulla base dinichel, ferro o cobalto, che sono utilizzati strutturalmente a temperature di esercizio di 538 ° C (1000 ° F) o superiore. Superleghe presentano proprietà superiori temperatura elevata e sono utilizzati in applicazioni che coinvolgono le temperature più alte eé sollecitazioni più alti della turbina a gas, in particolare da pale di turbina (o secchi), palette (o ugelli), ruote integrali, dischi e componenti della camera di combustione. Oltre a mantenere elevata resistenza alle temperature operative avvicinano 85% del punto di fusione, questi materiali presentano buona corrosione e all'ossidazione a caldo resistenza richiestanell'ambiente turbina a gas. Inoltre, superleghe possono essere economicamente gettati componenti di forme complesse e

é configurazioni interne regolabile microstruttura uniforme.

//Superalloys sono stati introdotti in turbomotori a gas militari durante la seconda guerra mondiale, e la tecnologia è avanzata drammaticamente da quel momento. Continue materiali incrementali progressi sono stati introdotti con colata sviluppi di processo e leghe ottimizzati “hop

scotching” tra loro per avanzare il materiale capacità complessiva. Questi progressi comprendono convenzionalmente espressi, equiax leghe (EQ), per solidificazione direzionale (DS) e componenti del cast cristallo singolo (SX). Questo documento illustra le caratteristiche e le applicazioni di ogni tecnologia di fusione, con esempi di leghe e proprietà.

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 COLATA PROCESSO DI SVILUPPO    

Figura 1. Casting Technology Progressione

  

I applicazioni iniziali di pale di turbina in superlega Cast e palette erano getto convenzionale , equiax (EQ) leghe. getti Equiax sono utilizzatinella maggior parte delle applicazioni, tra cui statico e parti rotanti, ruote integrali e componenti strutturali. requisiti della struttura includono scorrimento ad alta temperatura e resistenza alla fatica, la duttilità e saldabilità sia per la fabbricazione e la riparazione.

Il introduzione di solidificazione direzionale prodotte getti con grani colonnari parallela alla direzione di carico elevate sollecitazioni delle parti rotanti (figura 1) [1]. Questi getti realizzati significativi aumenti di deformazione \\ forzanrupture e vita LCF grazie all'eliminazione dei bordi di grano trasversale all'asse di carico elevate sollecitazioni e microporosità risultante dalla solidificazione lento movimento fronte inerente DS

-Technology ridotti . DS leghe sono tipicamente specificati per ruotare applicazioni parziali, come le lame 2a e 3a fase di turbina, wher101; leghe EQnon forniscono un'adeguata resistenza allo scorrimento. &#A ulteriore estensione DS tecnologia di colata è stata l'introduzione di processi singolo cristallo, introdotta da Pratt

Whitney Aircraft [2] che eliminati tutti bordi di grano e di conseguenza, lanecessità di bordo grano elementi di rinforzo, come C, B, Hf e Zr. Poiché questi elementi stanno sciogliendo l'abbassamento del punto, la capacità di temperatura di leghe SX è significativamente migliorata. leghe monocristallo sono utilizzatinelle più esigenti applicazioninei motori ad alte temperature elevate sollecitazioni

come 1a fase pale di turbina e palette e componenti del combustore. I vantaggi di getti SX includono migliorata creeprupture, affaticamento, ossidazione e proprietà di rivestimento, con conseguente prestazioni del motore a turbina e durata superiori [2

6]. Inoltre, singole leghe cristallo conservano una percentuale maggiore della loro vita sezione rottura spessa come spessore è ridotto (Figura 2) [7].

&/-figure 2. Rottura provino vita vs spessore mostra beneficio di fusioni SX oltre DSeq

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ADVANCED sUPERLEGA mATERIALI

materiali superlega

Advanced sono state introdotte per rispondere alle esigenze del settore per migliorare le proprietà di lega. Equiax leghe CM 939 Weldable®, CM 247 LC® e CM 681 LC®, DS leghe CM 247 LC e CM 186 LC® e SX lega CMSX4® sono rappresentativi di tali miglioramenti.

-cm 939 Weldable® lega

in 939 lega (Tabella 1 [8]) è stato sviluppato alla fine del 1960 dalla International Nickel Company. Questo cromo 22% (Cr), lega resistente alla corrosione a caldo ha visto ampia applicazionenel settore delle turbine a gas industriali (IGT) per palette equiassici, segmenti e ugelli del bruciatore. Tuttavia, in 939 fusioni sono difficili da riparare saldatura a causa di duttilità marginale e associati della lega di disegno di chimica.

Come a causa di queste difficoltà, Cannon

Muskegon ha sviluppato una versione modificata di IN 939 lega per una migliore saldabilità riparazione e proprietà meccaniche, con particolare attenzione alla lega di duttilità. Una chimica scopo ottimizzata stato ideato con significativamente ridotta Al, Ti, Ta e Cb (e conseguentemente, minor volume frazione gamma primo fase) rispetto allanorma 939, ottimizzata B, Zr e contenuti C e drammaticamente migliorato lega di purezza per S, P, N, O e Si. Questa composizione proprietaria è stato designato CM 939 in lega saldabile.

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