1. Qu'est-ce qui définit un superalliage?
Extrême élevé - stabilité de la température: Les superalliages doivent maintenir la résistance, la résistance au fluage (résistance à la déformation permanente sous des longues -au-dessus de 650 degrés (1200 degrés F)- et souvent beaucoup plus élevé (par exemple, 1000–1250 pour les notes avancées utilisées dans les lames de turbine en moteur à réaction). C'est leur caractéristique déterminante: ils sont conçus pour fonctionner dans des environnements où la plupart des métaux ramollissent, se déforment ou s'oxydent rapidement.
Composition basée sur les systèmes de nickel, cobalt ou fer -: Les superalliages ne sont pas des éléments autonomes mais des alliages complexes construits autour d'un "métal de base" de nickel (le plus courant), de cobalt ou de fer - nickel. Ils s'appuient sur des ajouts précis d'éléments d'alliage (par exemple, en aluminium, en titane, tungstène, molybdène, rhénium) pour se formerPhases de renforcement de la température élevées -- comme la phase '- ni₃ (al, ti) en nickel - Superalliages basés sur les superalliages - qui verrouillent la microstructure en place et empêchent l'adoucissement à la chaleur.
Ciblé pour la chaleur - applications intensives: Les superalliages sont à des fins - conçues pour les composants qui fonctionnent dans les parties les plus chaudes des systèmes: des lames / combustives de turbine en moteur à réaction, des sections chaudes de turbine à gaz, des buses de moteur de fusée et des composants de noyau de réacteur nucléaire. Leur valeur consiste à permettre à ces systèmes de fonctionner de manière fiable dans des conditions thermiques qui détruiraient d'autres matériaux.
2. Propriétés de Titanium: forte, mais pas "super" à des températures élevées
un. Performance de température: une limite difficile en dessous des normes de suralliage
Leur limite d'élasticité et leur résistance à la traction baissent fortement (par exemple, Ti - 6Al-4V, l'alliage de titane le plus courant, perd environ 40% de sa résistance à la température ambiante à 500 degrés).
La résistance au fluage devient inadéquate: à 600 degrés, même sous une faible contrainte, les alliages de titane se déformeront en permanence au fil du temps - Les superalliages en mode de défaillance sont explicitement conçus pour éviter.
Le risque d'oxydation augmente: au-dessus de 600 degrés, le titane forme une couche d'oxyde protectrice fragile, non - (contrairement aux superalliages, qui forment des échelles d'oxyde de guérison stables, auto-- à 1000 degrés +).
né Mécanismes de composition et de renforcement: aucun alignement avec les superalliages
Utilisation des superalliagesdurcissement des précipitations(formant des phases minuscules et stables 'ou' 'qui bloquent le mouvement de dislocation) etRenforcement de la solution solide -(Ajout d'éléments comme le tungstène pour "raider" le réseau métallique) - Optimisé pour la stabilité thermique.
Les alliages de titane, en revanche, comptent surdurcissement de la transformation de phase(contrôler le rapport et les phases via un traitement thermique) et un renforcement limité de la solution solide-. Ces mécanismes se décomposent à des températures élevées, car les / phases deviennent instables et les dislocations se déplacent librement.
c. Niches d'application: température légère vs haute température -
Les alliages de titanium (par exemple, ti - 6Al-4V) ont une densité de ~ 4,5 g / cm³ (la moitié de celle de l'acier, ~ 60% de celle des superalliages à base de nickel) et exceller dans les applications où des épisodes de poids comptent plus que la résistance chaleureuse extrême: les aérovisaux de l'avion) Résistance à la corrosion dans les acides).
Les superalliages, en revanche, sont utilisés où la résistance à la chaleur n'est pas - négociable - même si elles sont plus lourdes. Par exemple, le compresseur de pression faible d'un moteur à réaction - (fonctionnant à 300 à 400 degrés) peut utiliser le titane pour les économies de poids, mais la turbine de pression - élevée (1000 degrés +) utilisera un suralliage à base de nickel - comme CMSX - 4 (un seul superalliage de casstal) pour la résistance à la chaleur.
3. Des alliages de titane sont-ils "Superalloy - comme"?
Leur température maximale (750 degrés) tombe toujours en dessous du seuil de 800 degrés + pour l'entrée - des superalliages de niveau (par exemple, Inconel 718, qui fonctionne jusqu'à 900 degrés).
Ils n'ont pas la résistance au fluage et la stabilité d'oxydation des vrais superalliages: à 800 degrés, les alliages tiaux présentent un fluage rapide, tandis que les superalliages à base de nickel - comme Waspaloy maintiennent la force pendant des milliers d'heures à cette température.
Ils ne font pas partie des systèmes nickel / cobalt / fer - qui définissent les superalliages, ils sont donc classés comme "intermétalliques de titane avancés" plutôt que de superalliages.
