Come le superleghe stanno guidando l'innovazione nei settori aerospaziale ed energetico

Le composizioni di lega che portano i moderni motori sono più vecchie di quanto la maggior parte delle persone pensi.e i nomi che appaiono sui disegni oggi sono stati in gran parte stabiliti prima dei metodi di produzione che ora dominano l'industriaCiò che è cambiato è il modo in cui queste leghe vengono trasformate in parti, e questo cambiamento è da cui è venuto il maggior parte dei miglioramenti recenti.

La solidificazione direzionale e la colata a cristallo singolo consentono di realizzare una lama senza i confini del grano che limitano il sollevamento.La metallurgia a polvere consente di produrre un disco con una struttura fine e uniforme che una fusione non può raggiungereLa produzione additiva consente di costruire una forma strato per strato, il che cambia sia la geometria possibile che la quantità di metallo sprecato.

Ogni percorso risolve un problema e ognuno introduce un difetto che non esisteva prima.ed è la ragione per cui una specifica di acquisto per una parte superlegata ora deve descrivere un processo e una composizione.

La tabella classifica le rotte in base a quanto consentono e a quanto costano.

La via del singolo cristallo è l'esempio più chiaro di un processo che ha cambiato il materiale senza cambiare il suo nome.Una lama fusa come un singolo cristallo non ha confini di grano attraverso la sezione che porta il carico centrifugaLa seconda generazione di leghe monocristalline come CMSX-4 è entrata in servizio negli anni '90,e le leghe di terza generazione come Rene N5 seguiti per le posizioni più calde, con la scelta tra di essi determinata dalla capacità di temperatura e dalla compatibilità del rivestimento e non dalla disponibilità.

Un acquirente che ha qualificato una superlega per composizione ha qualificato il metallo e non il pezzo.e ogni difetto ha bisogno di un controllo personale.

La fila della metallurgia della polvere è quella che sorprende gli acquirenti nuovi ai dischi.porosità termicamente indottaLa prima è una rete di precipitati che segue le superfici delle particelle di polvere originali,e si forma quando la superficie della polvere trasporta ossigeno o carbonio che reagisce durante il consolidamentoLa seconda è una porosità che appare quando il gas intrappolato nella polvere si espande durante un'escursione ad alta temperatura.Il terzo è un solido inclusione che è arrivato con la polvere e che nessun trattamento termico rimuoverà.

Nessuno di questi tre difetti può essere rilevato con un certificato di composizione, ma solo con l'ispezione ad ultrasuoni, la sezionezione e il controllo del lotto di polvere.Per questo una specifica del disco indica la fonte di polvere e la via di consolidamento e non solo la lega.

Una parte in superleghe è costosa in parte perché la maggior parte del metallo acquistato non finisce nell'aereo.il peso del materiale acquistato diviso per il peso del componente finito, e differisce di un ordine di grandezza tra le rotte.

Il rapporto spiega perché la produzione additiva si è spostata nell'aerospazio per parti geometricamente complesse e non per parti semplicemente grandi.Un ugello di combustibile con canali interni non può essere lavorato da una forgiatura senza unire diversi pezziIn questo caso, la geometria è semplice, la forgiatura rimane più economica e l'argomento del rapporto scompare.

Un pezzo costruito con l'aggiunta di materiale ha una storia termica diversa da quella di una forgiatura.e le proprietà nella direzione di costruzione differiscono dalle proprietà attraverso di essoIl risparmio di materiale è reale e l'anisotropia è reale, e il disegno deve indicare la direzione in cui le proprietà contano.

Il passaggio dall'acquisto di materiali all'acquisto di processi è la conseguenza pratica di tutto quanto sopra.un livello di accettazione dei difetti, e un record di qualifica.

Per questo motivo due quotazioni per la stessa lega possono differire per un fattore che il prezzo del metallo non spiega.e l' altro cita una rotta che intende qualificare sull' ordine dell' acquirente.

Le turbine a gas terrestri utilizzano le stesse tre vie di formazione e applicano logiche di accettazione diverse.e la durata di vita alla temperatura di cottura è la proprietà decisivaUn disco è un pezzo di metallurgia a polvere e l'ispezione è rivolta ai tre difetti della polvere e non ai difetti della fusione.e l'accettazione è costruita intorno alla fatica termica di una parete sottile e non intorno a un test di trazione.

Il filo conduttore è che la temperatura nella sezione calda è aumentata migliorando il processo e la geometria di raffreddamento insieme, e non trovando un nuovo metallo base.Una lamina di cristallo singolo con film di raffreddamento e un rivestimento di barriera termica è un sistemaUna pagina che attribuisce solo la lega ha descritto un terzo del motivo per cui la turbina funziona.

La forma del prodotto segue ancora il percorso e il documento segue ancora la forma.La polvere è l' input di un disco consolidatoIl filo e la striscia sono l'input di un assemblaggio saldato o modellato.

DLX fornisce superleghe a base di nichel e cobalto a Changzhou, Jiangsu, in filo da 0,025 mm, barra rotonda da 50 mm, strisce da 0,50 mm a 2,5 mm di spessore,e tubo e piastra nelle dimensioni standard del mulinoLa gamma copre i gradi di indurimento a soluzione solida e a precipitazione utilizzati nell'industria aerospaziale e energetica, nonché i metalli di riempimento corrispondenti per la saldatura.

Il materiale è fornito secondo le specifiche indicate nell'ordine, con un certificato EN 10204 3.1 su richiesta e il numero di calore tracciabile ai risultati delle prove.Un acquirente che trasporta un pezzo su una nuova rotta di formazione avrà di solito bisogno prima del modulo di input e del suo certificato, perché la qualificazione del percorso parte dal materiale e non dalla parte finita.

Le composizioni sono state sviluppate nel corso di decenni e i gradi ampiamente utilizzati sono maturi.e questi tre funzionano come un sistemaUna singola lama di cristallo con film di raffreddamento e un rivestimento termico di barriera funziona a una temperatura che la lega da sola non sopravviverebbe.

Perché i confini del grano sono rimossi dal percorso di carico.e sono il percorso debole alla temperaturaLa solidificazione direzionale allinea i confini lungo il carico e la fusione a cristallo singolo li rimuove del tutto, quindi il meccanismo di scorrere che limita la fusione viene eliminato e non ridotto.

La prima è una rete di precipitazioni che segue le superfici originali della polvere,la seconda è la porosità del gas intrappolato nella polvere che si espande a temperaturaNessuna di esse compare su un certificato di composizione, e vengono trovate da ispezione ad ultrasuoni, sezionamento e controllo del lotto di polvere.

Il peso del materiale acquistato diviso per il peso del pezzo finito.1, e produzione additiva a circa 1:1 a 3:1, motivo per cui la via additiva è interessante per un pezzo complesso e non per uno semplice.

Un pezzo costruito ha una storia termica e una struttura dipendente dalla direzione, quindi il disegno deve indicare l'orientamento in cui le proprietà contano,e la finestra di processo deve essere fissataIl risparmio di materiale è reale e l'onere di qualificazione è maggiore di quello di una forgiatura della stessa lega.

Perché uno cita un processo qualificato e l'altro cita un materiale. Il prezzo della lega è una piccola parte della differenza. Il resto è il percorso, l'ispezione, i registri di processo,e il rendimento, e un percorso non qualificato comporta un costo che appare dopo l'ordine.

L'innovazione nelle superleghe aerospaziali ed energetiche si è spostata dalla composizione alla via di formazione.La solidificazione direzionale e la fusione a cristallo singolo rimuovono i confini del grano che limitano il sollevamentoLa metallurgia a polvere produce una struttura a disco che una fusione non può raggiungere, al prezzo di tre difetti derivanti dalla polvere.La produzione additiva cambia la geometria possibile e la frazione di metallo acquistato che raggiunge la parte.

Ciascun percorso comporta un difetto e un onere di qualificazione, e le specifiche d'acquisto devono indicare entrambi.Un acquirente che specifica anche il percorso, l'accettazione del difetto, e la prova ha specificato la parte.

1. Recensioni pubblicate di superleghe a disco a base di nichel in metallurgia in polvere, identificando precipitazioni di confine di particelle precedenti, porosità termicamente indotta,e inclusioni non metalliche come i tre difetti caratteristici del percorso.
2. Studi pubblicati sulla formazione del confine precedente della polvere nelle superlegazioni a base di nichel, descrivendo la rete di precipitazioni che segue le superfici delle particelle originali dopo il consolidamento.
3. Lavori pubblicati sulla solidificazione direzionale delle pale di una turbina monocristallina, compresa la lega CMSX-4 di seconda generazione utilizzata nelle pale di una turbina a gas dagli anni '90,la lega Rene N5 di terza generazione, e il difetto di lentiggini che si forma quando il fronte di solidificazione viene disturbato.
4. Valutazioni pubblicate della fusione a cristallo singolo per pale di turbina, descrivendo la rimozione dei confini del grano dal percorso di carico e il conseguente vantaggio di scorrimento.
5. Pubblicazione di una revisione della produzione additiva di metalli nell'aerospazio, in cui si segnalano rapporti di acquisto/vendita di circa 1:1 a 3:1 per le rotte additive.
6. Valutazioni pubblicate del settore della forgiatura e dell'elaborazione, che riportano un rapporto di acquisto/vendita di circa 3:1 a 10:1, e di fibre di carbonio composte a circa 1.51:1 per il confronto.
7. AMS e ASTM specifiche di prodotto per la barra, il biglietto, la piastra, la lamiera e il filo di superleghe a base di nichel, come i documenti che disciplinano le forme di input indicate nella tabella.
8. EN 10204, documenti di ispezione, per la definizione del certificato 3.1 come documento contenente i risultati effettivi delle prove e avallato dal rappresentante di ispezione indipendente del fabbricante.

Le vie e i meccanismi di difetto sopra descritti descrivono il comportamento generale dei processi citati e non sono una dichiarazione che un particolare fornitore sia qualificato per una particolare parte.I rapporti comprare-volare variano con la geometria del componente e con la quantità di indennità di lavorazioneLe proprietà di una parte costruita o fusa dipendono dalla storia termica locale e dall'orientamento del campione di prova,quindi un valore da una barra di prova non descrive ogni posizione in una parte. I requisiti di qualificazione per l'hardware di volo sono fissati dal costruttore della cellula o del motore e dall'autorità di aeronavigabilità competente, e nulla di quanto riportato in questa pagina costituisce una qualifica.Le specifiche del prodotto sono rivisteNessuna disposizione della presente pagina sostituisce una versione tecnica o la prova di qualificazione concordata tra acquirente e fornitore.