Giới thiệu chi tiết về sản phẩm hợp kim nhiệt độ cao của Haynes

Hợp kim chịu nhiệt độ cao Haynes là một loạt vật liệu hợp kim hiệu suất cao do Haynes International, Inc. tại Hoa Kỳ phát triển, được thiết kế đặc biệt cho các môi trường khắc nghiệt. Với gần một thế kỷ lịch sử, công ty này luôn tập trung vào việc phát triển và sản xuất  các hợp kim niken-coban chịu nhiệt độ cao và chống ăn mòn , khẳng định vị thế dẫn đầu toàn cầu trong lĩnh vực hợp kim cao. Hợp kim chịu nhiệt độ cao Haynes chủ yếu bao gồm ba dòng chính: gốc niken, gốc coban và gốc sắt, được thiết kế cho các điều kiện khắc nghiệt, nơi nhiệt độ cao, ăn mòn và ứng suất cơ học phức tạp cùng tồn tại.

Các hợp kim chịu nhiệt độ cao này   đạt được hiệu suất vượt trội nhờ kết hợp các nguyên tố như crom, molypden, vonfram và coban vào nền niken, coban hoặc sắt. Ví dụ, hàm lượng crom cao mang lại khả năng chống oxy hóa, các kim loại chịu nhiệt như vonfram và molypden tăng cường độ bền thông qua quá trình gia cường dung dịch rắn, trong khi nhôm và titan tạo thành pha kết tủa-làm cứng γ'. Giá trị độc đáo của hợp kim chịu nhiệt độ cao Haynes nằm ở sự kết hợp cân bằng giữa độ bền nhiệt độ cao, khả năng chống oxy hóa và khả năng gia công, khiến chúng trở thành vật liệu không thể thiếu trong các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, năng lượng và hóa chất.

Trong các ứng dụng kỹ thuật thực tế, quyết định lựa chọn hợp kim chịu nhiệt cao Haynes phụ thuộc vào dải nhiệt độ và đặc điểm môi trường. Đối với các bộ phận hoạt động trên 800°C đòi hỏi khả năng định hình, chẳng hạn như buồng đốt và các bộ phận chuyển tiếp, hợp kim Haynes 263 là phù hợp; đối với nhiệt độ cao hơn đòi hỏi khả năng chống oxy hóa vượt trội, chẳng hạn như các bộ phận đầu nóng của tua-bin khí, hợp kim Haynes 230 phù hợp hơn; trong khi cấy ghép y tế và thiết bị hóa học đòi hỏi khả năng chống mài mòn và ăn mòn vượt trội thì hợp kim gốc coban Haynes 25 (L-605) là lựa chọn lý tưởng.

Danh sách sản phẩm hợp kim nhiệt độ cao Haynes

Đặc tính hiệu suất của hợp kim nhiệt độ cao Haynes trong ứng dụng hàng không vũ trụ

Trong các bộ phận đầu nóng của động cơ máy bay, hiệu suất của hợp kim chịu nhiệt độ cao Haynes quyết định trực tiếp lực đẩy và tuổi thọ hoạt động của động cơ. Lấy Haynes 263 làm ví dụ: nó duy trì độ bền kéo vượt quá 550 MPa và độ bền chảy vượt quá 400 MPa ở 815°C, điều này rất quan trọng đối với các bộ phận tuabin chịu được nhiệt độ cao liên tục. Trong điều kiện vận hành ở nhiệt độ cao kéo dài, Haynes 263 thể hiện khả năng chống rão vượt trội, đạt tuổi thọ bền bỉ vượt quá hàng trăm giờ ở 815°C dưới ứng suất 170 MPa.

Các bộ phận buồng đốt của động cơ hàng không phải chịu được cả khí cháy ở nhiệt độ cao và ứng suất cơ học, những đặc tính mà hợp kim Haynes 230 vượt trội. Hàm lượng crôm cao (khoảng 22%) tạo thành lớp bảo vệ oxit crom dày đặc, mang lại khả năng chống oxy hóa và chống ăn mòn nhiệt vượt trội. Trong các chu kỳ bay thực tế, động cơ trải qua các chu kỳ khởi động-dừng thường xuyên. Haynes 230 chịu được các biến động ứng suất từ các chu kỳ nhiệt này, duy trì độ bền kéo tối thiểu 795 MPa và độ bền chảy 310 MPa ở nhiệt độ phòng, đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc trong suốt chu kỳ nhiệt.

Đối với đĩa và cánh tua-bin trong động cơ hàng không, Haynes 263 mang lại độ bền nhiệt độ cao thông qua cơ chế làm cứng kết tủa pha γ' (Ni₃(Al, Ti)). Các chi tiết này trải qua quá trình xử lý dung dịch chính xác (khoảng 1150°C) và xử lý lão hóa (khoảng 800°C trong 8 giờ) để tối ưu hóa số lượng, kích thước và sự phân bố của pha γ'. Điều này cho phép các đặc tính cơ học ổn định trong phạm vi nhiệt độ cao lõi từ 650°C đến 900°C. Trong thực tế bảo dưỡng, các chi tiết đầu nóng động cơ được làm từ hợp kim chịu nhiệt độ cao của Haynes cho thấy thời gian đại tu được kéo dài đáng kể, giúp giảm tổng chi phí vòng đời.

Giá trị tái chế của hợp kim nhiệt độ cao Haynes

Tái chế và tái sử dụng kim loại quý của Haynes. Các   linh kiện hợp kim chịu nhiệt độ cao trong ngành hàng không vũ trụ đã trở thành thông lệ tiêu chuẩn, được thúc đẩy bởi giá trị nội tại của vật liệu và sự khan hiếm các nguồn tài nguyên kim loại chiến lược. Các linh kiện hợp kim chịu nhiệt độ cao của Haynes được sử dụng trong động cơ phản lực và tua-bin khí vẫn giữ được các kim loại có giá trị cao như  niken , crom và coban ngay cả sau khi đạt đến tuổi thọ thiết kế. Các nguồn tài nguyên chiến lược này có thể được khai thác thông qua các quy trình nấu chảy chân không chuyên dụng.

Giá trị tái chế của từng loại hợp kim Haynes phụ thuộc vào loại ma trận và thành phần hợp kim. Hợp kim Haynes 25 gốc coban có giá trị tái chế cao hơn do hàm lượng coban đáng kể (khoảng 50%). Giá trị tái chế của hợp kim Haynes gốc niken có mối tương quan trực tiếp với biến động giá niken trên sàn LME. Dựa trên báo giá của Sàn giao dịch kim loại London, các đơn vị tái chế thường tính giá trị phế liệu ở mức chiết khấu so với giá giao ngay. Trên thực tế, các hãng hàng không gửi các bộ phận cốt lõi như đĩa tuabin và cánh quạt đến các đơn vị tái chế chuyên dụng trong quá trình đại tu động cơ. Những hợp kim chịu nhiệt độ cao Haynes đã qua sử dụng này trải qua quá trình kiểm tra, phân loại và xử lý sơ bộ nghiêm ngặt trước khi đưa vào quy trình tái chế kim loại chuyên dụng.

Sau khi tinh chế, hợp kim nhiệt độ cao Haynes tái chế có thể được tái sử dụng để sản xuất vật liệu hợp kim nhiệt độ cao mới, tạo thành một chuỗi tái chế vật liệu hoàn chỉnh. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí vận hành cho các hãng hàng không và công ty năng lượng mà còn cung cấp giải pháp quản lý vòng đời bền vững cho hợp kim nhiệt độ cao Haynes. Trong các ngành công nghiệp, nơi việc kiểm soát chi phí vật liệu ngày càng khắt khe, việc thiết lập các kênh tái chế hợp kim nhiệt độ cao Haynes hiệu quả đã trở thành một chiến lược quan trọng để giảm chi phí bảo trì.