高温合金とは何ですか？

高温合金とは、高温とストレスのある環境で長期間着実に機能できる合金材料です。また、スーパーアロイとしても知られており、高い合金強度を持っています。核、石油化学、ガスタービン、航空宇宙、自動車産業など、高温の重度の環境で広く利用されています。

現代のガスタービンと航空エンジンの開発は、高温合金の出現により実質的に支援されており、より大きな温度で動作し、燃焼効率を向上させ、より少ないエネルギーを使用できます。

典型的なプロパティ：

- 高温強度

- 良好な酸化と耐食性

- 良好な疲労パフォーマンス

- 良好な骨折の靭性

金属構造は、穀物の小さなネットワークであり、高温合金の間の縁です。それは、高温とクリープにどれだけうまく抵抗しているかなど、合金の機械的特性に大きな影響を与えます。さまざまな種類の高温合金（ニッケルベース、鉄ベース、コバルトベース）は、異なる組成のために異なる微細構造を持っています。

 段階：合金の主な負荷を負担する段階として、顔中心の立方体（FCC）構造は、全体的な強度の原因となっています

 ' 段階：注文された顔中心の立方体構造、強化段階、高温強度の改善

 " 段階：インコルエル718などのいくつかのニッケルベースの合金の強化段階としての障害のある顔中心の立方体構造

 炭化物：粒界の境界のスライドとドリフトを妨げる可能性のある高温安定相

1. ニッケルベースの高温合金

高温合金のフィールド全体で、ニッケルベースの合金は特に重要な位置を保持しています。これは、飛行機用のジェットエンジンといくつかの工業用ガスタービンのより熱い成分の生産に使用される3つの高温合金に最も頻繁に利用されています。

その主要な成分はニッケル（NI）で、通常は50％以上を占めています。高温、酸化、腐食、クリープに対する耐性を改善するために、コバルト（CO）、クロム（CR）、モリブデン（MO）、アルミニウム（AL）、チタン（TI）、タングステン（W）、レニウム（RE）、およびその他の要素も含まれています。

主なパフォーマンス

- 最大動作温度：最大1100度

- 長期的な高温サービスに適した優れた高温強度とクリープ抵抗

- 良好な酸化抵抗と硫化物耐性耐性

- いくつかのニッケルベースの合金は溶接でき、簡単に処理できます

一般的なグレード

- インコルエル718（UNS N07718）：高温抵抗とクリープ抵抗

-Hastelloy X（UNS N06002）：燃焼室に適した腐食抵抗

-Waspaloy（UNS N07001）：優れた高温強度

-RENE41（UNS N07041）：高強度ですが、処理が困難です

-Nimonic 80A（UNS N07080）：ガスタービンブレード

典型的なアプリケーション

- 航空機のエンジンタービンブレード、燃焼チャンバー、ノズル

- 燃焼チャンバーやガイドベーンなどのガスタービンホットエンドコンポーネント

- 原子力産業原子炉コンポーネント

- 石油化学的高温腐食環境

2。鉄ベースの高温合金

熱耐性合金鋼は、鉄ベースの高温合金の別名であり、主に鉄（FE）（通常は50％を超える）で構成されており、NiやCrなどの合金要素の微量があります。正規化基準に応じて、熱耐性合金鋼は、マルテンサイト、オーステナイト、パリット、フェライトなどに分類できます。

主なパフォーマンス

- 温度の使用：750〜900度

- 高温環境に適した良好な酸化抵抗

- Low creep resistance and endurance strength, not suitable for extremely high temperature environments (>900度）

一般的なグレード

Hastelloy D -205：耐腐食性高温アプリケーション

典型的なアプリケーション

- ガスタービン成分（動作温度が低いコンポーネント）

- 航空宇宙マイナーコンポーネント

- 自動車産業の排気システムと高温バルブ

3。コバルトベースの超合金

コバルトは、コバルトベースの超合金の基礎であり、コバルトは約60％のコバルトを備えています。超合金の耐熱性を高めるには、CRやNIなどの成分を同時に追加する必要があります。

主なプロパティ

- 極端な環境に適した優れた酸化抵抗と熱腐食抵抗

- 最高の高温強度、最大1000度

- 優れた耐摩耗性。耐摩耗性のコーティングに使用されるものもあります

一般的なグレード

-Haynes 188（UNS R30188）：強い酸化抵抗

-MAR-M 509：高温ガスタービンブレードに適しています

典型的なアプリケーション

- 燃焼チャンバーなどのガスタービンホットエンドコンポーネント

- 航空機エンジンタービンブレード

- 原子力産業高温機器

- バルブやベアリングなどの耐摩耗性コンポーネント

 ニッケルベースのスーパーアロイ：最も一般的で最高のパフォーマンス

 鉄ベースの超合金：低コスト、わずかに低い耐熱性

 コバルトベースのスーパーアロイ：優れた酸化防止および腐食防止能力

1。固形溶液は高温合金を強化しました

固形溶液クラスターを作成し、高温合金マトリックスの固形溶液要素含有量を上げるために、合金の固形溶液要素をマトリックスに溶解します。

 利点：高温合金の強度、硬度、靭性、耐摩耗性を改善する

 短所：高温合金の疲労抵抗と靭性に影響を与える沈殿物や脆性マトリックスの減少などの現象を生成するのは簡単です

 応用：ガスタービンケースなどの短期の高温衝撃環境に適しています。

2。沈殿により、高温合金が強化されました

これは、高温合金に一定量の降水要素を追加して、マトリックス内の要素を使用して顕微鏡相を形成することを指し、それにより高温合金の曲げとせん断抵抗を増加させます。

 利点：

- 高温合金の酸化抵抗と耐食性耐性を改善する

- 高温での可塑性、靭性、強度を改善します

 短所：表面亀裂、ゆるみ、その他の問題を形成しやすく、高温合金の品質とサービスの寿命を減らす

 応用：航空機エンジンタービンブレードなどの長期的な高温サービス部品に適しています

3。高度高さの高温合金

熱処理を通じて、強化段階は硬度と耐熱性を改善するために沈殿します

 利点：調整可能な硬度とパフォーマンス

 応用：高温での長期サービスに適しています

4。分散型高温合金

目標は、散在する硬い粒子を追加することにより、合金の強度と硬さを高めることです。ベースメタルの強度と硬度を高めるために、これらの硬い粒子は、酸化物、炭化物などになる可能性があります。

 利点：良好な疲労抵抗と高温強度

 応用: Suitable for extremely high-temperature environments (>1200度）

1。変形した超合金

これは、鍛造、ローリング、押し出し、およびその他のプロセスによって高温および寒さで処理できる高温合金を指します。

 特徴：良好な可塑性、高強度、複雑な構造に適しています

 作業温度：-253 〜1320度

 応用：航空機のエンジンタービンディスク、ケーシング

2。スーパーアロイをキャストします

鋳造方法によって部品を直接準備する合金材料は、高温合金を鋳造すると呼ばれます。

マトリックスによれば、鉄ベースの鋳造高温合金、ニッケルベースの鋳造高温合金、およびコバルトベースの鋳造高温合金に分けることができます

結晶化方法によれば、高温合金、方向性凝固鋳造高温合金、方向性共晶鋳造高温合金、および単結晶鋳造高温合金合金鋳造物に分割することができます。

 特徴：高温および複雑なストレス環境に適している単結晶合金には、粒界がなく、クリープ性能が良好です

 応用：航空機のエンジンタービンブレード

3。パワースーパーアロイ

これは、粉末冶金プロセスによって作られた高温合金です。

合金強化方法によれば、分散強化タイプと降水強化タイプに分けられます。

 特徴：均一な構造、分離なし、非常に高い温度強度

 応用：航空宇宙エンジンディスク

4。ODSSuperAlloy

→OSD：酸化物の分散は超合金を強化しました

酸化物の分散強化スーパーアロイの強化とは、マトリックスにそれらを分散させ、マトリックスに不溶性の酸化物分散相を形成するために、一定量の熱力学的に安定した酸化物を超合金に加える新しい強化方法を指し、それにより合金をさらに強化します。通常、機械的合金によって調製されます。

 特徴：1200度を超える強いクリープ抵抗

 応用：航空宇宙エンジン

航空宇宙：航空機エンジン、タービンブレード、燃焼チャンバー

ガスタービン：発電所用のガスタービンの高温成分

原子力産業：原子炉構造

自動車産業：高性能エンジン部品

石油化学産業：腐食耐性装置