Югары температуралы эретмә шулай ук җылылыкка чыдам эретмә дип тә атала. Матрица структурасы буенча материалларны өч категориягә бүлеп була: тимер нигезендәге никель нигезендәге һәм хром нигезендәге. Җитештерү ысулы буенча, аны деформацияләнгән суперэртмә һәм коелган суперэртмә дип бүлеп була.
Бу аэрокосмик өлкәдә алыштыргысыз чимал. Ул аэрокосмик һәм авиация җитештерү двигательләренең югары температуралы өлеше өчен төп материал. Ул, нигездә, яну камерасы, турбина пычагы, юнәлеш бирүче пычак, компрессор һәм турбина дискы, турбина корпусы һәм башка детальләр җитештерү өчен кулланыла. Хезмәт күрсәтү температурасы диапазоны 600 ℃ - 1200 ℃. Көчәнеш һәм әйләнә-тирә мохит шартлары кулланылган детальләргә карап төрлечә була. Эретмәнең механик, физик һәм химик үзлекләренә катгый таләпләр куела. Ул двигательнең эшләве, ышанычлылыгы һәм гомере өчен хәлиткеч фактор булып тора. Шуңа күрә суперэретмә үсеш алган илләрдә аэрокосмик һәм милли оборона өлкәләрендә төп тикшеренү проектларының берсе булып тора.
Супер эретмәләрнең төп кулланылышлары:
1. Яну камерасы өчен югары температуралы эретмә
Авиация турбинасы двигателенең яну камерасы (шулай ук ялкын торбасы дип тә атала) югары температуралы төп компонентларның берсе. Ягулык атомизациясе, нефть һәм газны катнаштыру һәм башка процесслар яну камерасында башкарылганлыктан, яну камерасындагы максималь температура 1500 ℃ - 2000 ℃ га кадәр җитә ала, ә яну камерасындагы стена температурасы 1100 ℃ га кадәр җитә ала. Шул ук вакытта ул термик көчәнеш һәм газ көчәнешенә дә чыдый. Югары тарту/авырлык нисбәте булган күпчелек двигательләр кыска озынлыктагы һәм югары җылылык сыйдырышлы боҗрасыман яну камераларын кулланалар. Яну камерасындагы максималь температура 2000 ℃ га кадәр җитә, ә газ пленкасы яки пар белән суынганнан соң стена температурасы 1150 ℃ га кадәр җитә. Төрле өлешләр арасындагы зур температура градиентлары термик көчәнешне барлыкка китерә, ул эш халәте үзгәргәндә кискен күтәрелә һәм төшә. Материал термик шокка һәм термик арыганлыкка дучар булачак, шулай ук деформация, ярыклар һәм башка җитешсезлекләр булачак. Гомумән алганда, яну камерасы катламлы эретмәдән ясала, һәм техник таләпләр билгеле бер детальләрнең хезмәт күрсәтү шартларына карап түбәндәгечә кыскача бирелә: югары температуралы эретмә һәм газ куллану шартларында ул билгеле бер оксидлашуга һәм газ коррозиясенә чыдам; билгеле бер тизлек һәм чыдамлыкка, термик арыганлыкка һәм түбән киңәю коэффициентына ия; эшкәртү, формалаштыру һәм тоташтыруны тәэмин итү өчен җитәрлек пластиклыкка һәм эретеп ябыштыру сәләтенә ия; хезмәт күрсәтү вакыты эчендә ышанычлы эшләүне тәэмин итү өчен термик цикл вакытында яхшы оештыру тотрыклылыгына ия.
а. MA956 эретмәсеннән ясалган мәсамәле ламинат
Башлангыч этапта, күзәнәкле ламинат HS-188 эретмәсе катламыннан фотога төшерелгәннән, уеп ясалганнан, уемланганнан һәм тишелгәннән соң диффузион бәйләнеш ярдәмендә ясалган. Эчке катлам проект таләпләренә туры китереп идеаль суыту каналына әйләндерелергә мөмкин. Бу структураны суыту өчен традицион пленка суытуының суыту газының нибары 30% ы гына кирәк, бу двигательнең җылылык циклы нәтиҗәлелеген яхшыртырга, яну камерасы материалының чын җылылык үткәрүчәнлеген киметергә, авырлыкны киметергә һәм этәрү-авырлык нисбәтен арттырырга мөмкин. Хәзерге вакытта аны гамәли куллануга кертү алдыннан төп технологияне узып китәргә кирәк. MA956 дан ясалган күзәнәкле ламинат - АКШ тарафыннан тәкъдим ителгән яңа буын яну камерасы материалы, аны 1300 ℃ температурада кулланырга мөмкин.
б. Яну камерасында керамик композитларны куллану
Америка Кушма Штатлары 1971 елдан бирле газ турбиналары өчен керамика куллану мөмкинлеген тикшерә башлады. 1983 елда Америка Кушма Штатларында алдынгы материаллар эшләү белән шөгыльләнүче кайбер төркемнәр алдынгы очкычларда кулланыла торган газ турбиналары өчен берничә эш күрсәткече төзеделәр. Бу күрсәткечләр: турбина керү температурасын 2200 ℃ кадәр арттыру; Химик исәпләүнең яну халәтендә эшләү; Бу детальләргә кулланылган тыгызлыкны 8 г/см3 тан 5 г/см3 ка кадәр киметү; Компонентларны суытудан баш тарту. Бу таләпләрне канәгатьләндерү өчен, өйрәнелгән материаллар арасында бер фазалы керамикадан тыш, графит, металл матрицасы, керамик матрица композитлары һәм интерметалл кушылмалар бар. Керамик матрица композитларының (КМА) түбәндәге өстенлекләре бар:
Керамик материалның киңәю коэффициенты никель нигезендәге эретмәгә караганда күпкә кечерәк, һәм капламасын җиңел генә аерып алырга мөмкин. Арадаш металл киез белән керамик композитлар ясау яну камерасы материалларының үсеш юнәлеше булган кабырчыклану кимчелеген җиңәргә мөмкин. Бу материалны 10% - 20% суыту һавасы белән кулланырга мөмкин, һәм металл арткы изоляция температурасы якынча 800 ℃ гына, һәм җылылык йөртү температурасы дивергент суыту һәм пленка суытуга караганда күпкә түбәнрәк. V2500 двигателендә коелган супер эретмә B1900+керамик каплагыч саклагыч плитә кулланыла, һәм үсеш юнәлеше B1900 (керамик каплагыч белән) плитәсен SiC нигезендәге композит яки антиоксидант C/C композиты белән алыштыру. Керамик матрица композиты - 15-20 тарту авырлыгы нисбәте булган двигатель яну камерасының үсеш материалы, һәм аның хезмәт температурасы 1538 ℃ - 1650 ℃. Ул ялкын трубкасы, йөзүче стена һәм яндыргыч өчен кулланыла.
2. Турбина өчен югары температуралы эретмә
Аэродвигатель турбинасының калагы - аэродвигательдә иң каты температура йөкләмәсен һәм иң начар эш мохитен күтәрә торган компонентларның берсе. Ул югары температура астында бик зур һәм катлаулы көчәнешкә түзәргә тиеш, шуңа күрә аның материалларына таләпләр бик катгый. Аэродвигатель турбинасының калаклары өчен суперкорытмалар түбәндәгеләргә бүленә:
а.Юнәлеш өчен югары температуралы эретмә
Дефлектор - турбина двигателенең җылылыктан иң нык зыян күрүче өлешләренең берсе. Яну камерасында тигез булмаган яну булганда, беренче баскычлы юнәлеш бирүче калакның җылыту йөкләмәсе зур була, бу юнәлеш бирүче калакның зыян күрүенең төп сәбәбе. Аның хезмәт температурасы турбина калагына караганда якынча 100 ℃ югарырак. Аерма шунда ки, статик өлешләр механик йөкләмәгә дучар түгел. Гадәттә, температураның тиз үзгәрүе аркасында термик көчәнеш, деформация, термик арыганлык ярылуы һәм җирле яну барлыкка килү җиңел. Юл күрсәтүче калак корычмасы түбәндәге үзенчәлекләргә ия булырга тиеш: җитәрлек югары температура ныклыгы, даими сыгылучанлык һәм яхшы термик арыганлык, югары оксидлашуга һәм термик коррозиягә каршы торучанлык, термик көчәнеш һәм тибрәнүгә каршы торучанлык, бөкләнү деформациясенә сәләтлелек, яхшы кою процессында формалаштыру һәм эретеп ябыштыру сәләте, һәм каплауны саклау сыйфаты.
Хәзерге вакытта югары тарту/авырлык нисбәте булган күпчелек алдынгы двигательләр буш коелган пычаклар кулланалар, һәм юнәлешле һәм бер кристалллы никель нигезендәге суперкорылмалар сайлана. Югары тарту-авырлык нисбәте булган двигательнең югары температурасы 1650 ℃ - 1930 ℃ һәм җылылык изоляциясе каплавы белән якланырга тиеш. Суыту һәм каплауны саклау шартларында пычак эретмәсенең хезмәт итү температурасы 1100 ℃ тан артык, бу киләчәктә юнәлеш бирүче пычак материалының температура тыгызлыгы бәясенә яңа һәм югарырак таләпләр куя.
b. Турбина пычаклары өчен супер эретмәләр
Турбина пычаклары - авиация двигательләренең төп җылылык бирүче әйләнмә өлешләре. Аларның эш температурасы юнәлеш бирүче пычакларга караганда 50 ℃ - 100 ℃ түбәнрәк. Алар әйләнгәндә зур үзәктән тайдыру көчәнеше, тибрәнү көчәнеше, җылылык көчәнеше, һава агымы чистарту һәм башка эффектларга чыдыйлар, һәм эш шартлары начар. Югары тарту/авырлык нисбәте булган двигательнең кайнар оч компонентларының хезмәт итү вакыты 2000 сәгатьтән артык. Шуңа күрә турбина пычаклары эретмәсе хезмәт температурасында югары сыдырылуга һәм өзелүгә чыдам булырга, югары һәм урта температурада яхшы комплекслы үзлекләргә, мәсәлән, югары һәм түбән цикллы арыганлыкка, салкын һәм кайнар арыганлыкка, җитәрлек пластиклыкка һәм бәрелүгә чыдамлыкка, һәм чокырга сизгерлеккә ия булырга тиеш; югары оксидлашуга һәм коррозиягә чыдамлыкка; яхшы җылылык үткәрүчәнлеккә һәм түбән сызыклы киңәю коэффициентына; яхшы кою процессы күрсәткечләренә; озак вакытлы структура тотрыклылыгына, хезмәт температурасында TCP фазасының төшүенә юл куймаска. Кулланылган эретмә дүрт этап аша үтә; Деформацияләнгән эретмә куллану GH4033, GH4143, GH4118 һ.б.ны үз эченә ала; Кою эретмәсе кулланылышына K403, K417, K418, K405, юнәлешле катыланган алтын DZ4, DZ22, монокристалл эретмәсе DD3, DD8, PW1484 һ.б. керә. Хәзерге вакытта ул өченче буын монокристалл эретмәләренә әверелде. Кытайның монокристалл эретмәсе DD3 һәм DD8 Кытайның турбиналарында, турбовентилятор двигательләрендә, вертолетларда һәм кораб двигательләрендә кулланыла.
3. Турбина дискы өчен югары температуралы эретмә
Турбина дискы - турбина двигателенең иң көчәнешле әйләнүче подшипник өлеше. 8 һәм 10 тарту авырлыгы нисбәте белән двигательнең тәгәрмәч фланецының эш температурасы 650 ℃ һәм 750 ℃ кадәр җитә, ә тәгәрмәч үзәгенең температурасы якынча 300 ℃, температура аермасы зур. Гадәти әйләнү вакытында ул пычакны югары тизлектә әйләндерә һәм максималь үзәктән качу көчен, җылылык көчәнешен һәм тибрәнү көчәнешен күтәрә. Һәр башлау һәм туктату цикл, тәгәрмәч үзәге. Муен, чокыр төбе һәм кыр төрле композит көчәнешләрен күтәрә. Эретмә иң югары акрынлык ныклыгына, бәрелү ныклыгына һәм хезмәт температурасында кисемгә сизгер булмавы таләп ителә; түбән сызыклы киңәю коэффициенты; билгеле бер оксидлашуга һәм коррозиягә чыдамлык; яхшы кисү сыйфаты.
4. Аэрокосмик суперкорычма
Сыек ракета двигателендәге суперкорытма этәргеч камерасында яну камерасының ягулык инжекторы панеле буларак кулланыла; турбина насосы терсәге, фланец, графит руль беркегеч һ.б. Сыек ракета двигателендәге югары температуралы корытма этәргеч камерасында ягулык камерасы инжекторы панеле буларак кулланыла; турбина насосы терсәге, фланец, графит руль беркегеч һ.б. GH4169 турбина роторы, вал, вал җиңе, беркегеч һәм башка мөһим подшипник детальләре материалы буларак кулланыла.
Америка сыек ракета двигателенең турбина ротор материаллары, нигездә, суырту торбасы, турбина пычагы һәм дискны үз эченә ала. GH1131 эретмәсе күбесенчә Кытайда кулланыла, һәм турбина пычагы эш температурасына бәйле. Inconel x, Alloy713c, Astroloy һәм Mar-M246 бер-бер артлы кулланылырга тиеш; тәгәрмәч диск материаллары Inconel 718, Waspaloy һ.б.ны үз эченә ала. GH4169 һәм GH4141 интеграль турбиналары күбесенчә кулланыла, ә GH2038A двигатель валында кулланыла.