Tái chế hợp kim nhiệt độ cao có giá trị cao trong ngành hàng không vũ trụ

Kiểm soát cấu trúc vi mô là tối quan trọng đối với hợp kim chịu nhiệt độ cao. Kích thước, hình thái và sự phân bố của pha γ' trong hợp kim gốc niken chịu nhiệt độ cao, độ bền cao ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chống rão và độ bền mỏi của vật liệu.

Việc xử lý các hợp kim này đặt ra những thách thức đáng kể. Kỹ thuật ủ "reset tiến bộ" mới nhất loại bỏ hiệu quả các điểm tập trung ứng suất cục bộ trong quá trình đúc, giảm mật độ sai lệch trong các vùng biến dạng từ 2,62×10¹⁴ m⁻² xuống 1,45×10¹⁴ m⁻² và ngăn chặn các khuyết tật tái kết tinh.

Hợp kim nhiệt độ cao rất giàu kim loại quý và có giá trị tái chế cực kỳ cao trong lĩnh vực tái chế kim loại quý . Trong số đó, hợp kim nhiệt độ cao gốc niken và cánh tuabin hợp kim nhiệt độ cao gốc niken là những vật liệu tái chế phổ biến nhất trong lĩnh vực hàng không vũ trụ.

Hợp kim chịu nhiệt độ cao gốc Coban

Hợp kim chịu nhiệt độ cao gốc coban chiếm vị trí độc đáo trong lĩnh vực này nhờ khả năng chống ăn mòn nhiệt và độ bền mỏi nhiệt độ cao vượt trội. Những vật liệu này có nền coban thường được hợp kim hóa với các nguyên tố như crom và vonfram, thể hiện độ ổn định vi cấu trúc vượt trội ở nhiệt độ cao.

So với hợp kim chịu nhiệt độ cao gốc niken, hợp kim gốc coban có nhiệt độ nóng chảy cao hơn và khả năng chống ăn mòn nhiệt vượt trội, khiến chúng đặc biệt phù hợp với các bộ phận cố định hoạt động lâu dài trong môi trường ăn mòn ở nhiệt độ cao.

Cánh dẫn hướng và các bộ phận buồng đốt trong tua-bin khí là những ứng dụng điển hình của hợp kim chịu nhiệt độ cao gốc coban, vì các bộ phận này chịu tác động trực tiếp từ khí đốt ở nhiệt độ cao.

Trong các ứng dụng kỹ thuật thực tế, hợp kim chịu nhiệt độ cao gốc coban thể hiện khả năng chống mỏi nhiệt vượt trội, chịu được biến động ứng suất nhiệt từ các chu kỳ khởi động-dừng thường xuyên. Những vật liệu này cũng thường được sử dụng trong vòng đệm và ốc vít động cơ, nơi hệ số giãn nở nhiệt của chúng phù hợp tốt với các thành phần hợp kim chịu nhiệt độ cao gốc niken, đảm bảo mối quan hệ lắp ghép ổn định trong phạm vi nhiệt độ rộng.

Lò xo hợp kim niken chịu nhiệt độ cao

Lò xo hợp kim niken chịu nhiệt độ cao đóng vai trò là thành phần cốt lõi trong hệ thống kiểm soát áp suất và làm kín trong điều kiện khắc nghiệt, được sử dụng rộng rãi trong động cơ hàng không, nhà máy hóa dầu và thiết bị năng lượng. Các lò xo này duy trì tính đàn hồi ổn định ở nhiệt độ lên đến 650°C, trong khi thép lò xo thông thường lại có độ giãn dài đáng kể.

Trong hệ thống điều khiển động cơ máy bay và van hóa chất, lò xo hợp kim niken chịu nhiệt độ cao cung cấp áp suất tiếp xúc ổn định, liên tục, đảm bảo độ kín đáng tin cậy trong điều kiện nhiệt độ cao.

Không giống như lò xo thông thường, lò xo hợp kim niken chịu nhiệt độ cao phải hoạt động lâu dài dưới nhiệt độ cao và ứng suất liên tục, khiến khả năng chống rão trở thành chỉ số hiệu suất quan trọng.

Các hợp kim niken chịu nhiệt độ cao tiêu biểu như Hợp kim X/2.4656 duy trì độ bền kéo vượt quá 250 MPa ở 800°C, cung cấp khả năng dự trữ độ bền dồi dào cho thiết kế lò xo chịu nhiệt độ cao.

Trong các ứng dụng thực tế, các kỹ sư phải đặc biệt lưu ý đến đặc tính làm cứng của lò xo hợp kim niken chịu nhiệt độ cao. Các quy trình xử lý nhiệt thích hợp được sử dụng để điều chỉnh mô đun đàn hồi và độ bền mỏi của vật liệu.

Quá trình sản xuất những chiếc lò xo này đòi hỏi kỹ thuật cuộn chính xác và quy trình xử lý nhiệt nghiêm ngặt để đảm bảo tính chất cơ học ổn định ở nhiệt độ cao.

Dải hợp kim niken chịu nhiệt độ cao

Dải hợp kim niken chịu nhiệt độ cao đóng vai trò là vật liệu quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau nhờ khả năng định hình tuyệt vời và độ bền nhiệt độ cao. Vật liệu dạng tấm mỏng này có thể được chế tạo thành các chi tiết phức tạp thông qua các quy trình như dập, uốn và hàn để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng nhiệt độ cao.

Trong các ứng dụng hàng không vũ trụ, dải hợp kim niken chịu nhiệt độ cao thường được sử dụng cho cụm buồng đốt và các bộ phận trao đổi nhiệt. Dải hợp kim niken -crom-sắt-molypden, điển hình là HASTELLOY X, đạt độ bền kéo lên đến 784 MPa và độ giãn dài 45% ở trạng thái xử lý bằng dung dịch, kết hợp khả năng định hình tuyệt vời với hiệu suất nhiệt độ cao vượt trội.

Việc kiểm soát hiệu ứng làm cứng biến dạng là rất quan trọng trong quá trình gia công thực tế dải hợp kim niken ở nhiệt độ cao. Ủ trung gian giúp khôi phục độ dẻo của vật liệu, cho phép dải trải qua nhiều biến dạng mà không bị nứt.

Trong quá trình hàn, phải chọn kim loại hàn có thành phần phù hợp. Xử lý nhiệt sau hàn giúp khôi phục khả năng chống ăn mòn tại vùng hàn.

Trong lĩnh vực năng lượng, dải hợp kim niken chịu nhiệt độ cao được chế tạo thành các bộ phận chuyển tiếp và niêm phong của tua-bin khí. Trong ngành công nghiệp hóa chất, vật liệu này được chế tạo thành lớp lót cho bình phản ứng và ống trao đổi nhiệt.

Các ứng dụng này tận dụng tối đa lợi thế về độ bền và khả năng chống ăn mòn ở nhiệt độ cao của dải hợp kim niken chịu nhiệt độ cao, đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định lâu dài trong môi trường khắc nghiệt.