Í atvinnugreinum, allt frá geimferða til orkuframleiðslu, er leit að málmum sem geta viðhaldið styrk og byggingu heiðarleika við mikinn hátt hitastig stöðug leit. „Sterkur hiti - ónæmur málmur“ er skilgreindur með getu hans til að halda togstyrk, standast skrið (hæg aflögun undir viðvarandi álagi) og standast oxun eða tæringu við hækkað hitastig. Þó að margir málmar og málmblöndur sýni hitaþol, eru ákveðin efni áberandi fyrir óvenjulegan styrk í háum - hitastigsumhverfi. Í þessari frétt er kannað leiðandi frambjóðendur um titilinn „sterkasti hiti - ónæmur málmur“ og iðnaðarforrit þeirra.
Lykilmælingar til að meta hita - ónæman styrk
Til að ákvarða sterkasta hitann - ónæman málm eru þrír kjarna mælikvarðar mikilvægir:
Hár - Togstyrkur hitastigs: getu til að standast brot undir spennu við hækkað hitastig.
Creep mótspyrna: getu til að forðast varanlega aflögun þegar hún verður fyrir löngum - hugtaki streitu við hátt hitastig.
Oxunarviðnám: Geta til að standast efnafræðilega sundurliðun vegna viðbragða við súrefni við hátt hitastig.
Málmar sem skara fram úr á öllum þremur svæðunum eru taldir áreiðanlegastir fyrir öfgafullt hátt - hitastigsþjónusta.
Helstu keppinautar fyrir sterkasta hitann - ónæmur málmur
1. wolfram (w)
Volfram er hreinn málmur sem er þekktur fyrir óvenjulega hitaþol. Það hefur hæsta bræðslumark allra málma, við yfirþyrmandi 3.422 gráðu. Þessi eðlislæga eign gerir það að verkum að í háu - hitastigum.
Hvað varðar háan - hitastyrk, heldur wolfram umtalsverðum togstyrk jafnvel við hitastig yfir 1.600 gráðu. Til dæmis, við 1.000 gráðu, heldur það enn um 50% af herberginu sínu - hitastigstyrkur. Þetta gerir það mjög ónæmt fyrir aflögun undir álagi í miklum hita.
Wolfram hefur þó nokkrar takmarkanir. Það er tiltölulega brothætt við stofuhita, sem getur gert vinnslu og framleiðslu krefjandi. Þó að það standist oxun við hitastig allt að um það bil 1.000 gráðu, yfir þessum þröskuld, myndar það sveiflukennt oxíð sem getur leitt til efnismissis.
Wolfram finnur forrit í geimferða og vörn, svo sem í Rocket Engine stútum og háum - hitastigshitunarþáttum. Það er einnig notað í rafmagns tengiliðum og þráðum fyrir hátt - hitalampa.
2. molybden (Mo)
Molybden er annar hreinn málmur með glæsilegum hita - ónæmum eiginleikum. Það hefur hátt bræðslumark 2.623 gráðu, aðeins í öðru sæti á wolfram meðal sameiginlegra málma.
Við hitastig allt að 1.400 gráðu heldur mólýbden góðum togstyrk og skriðþol. Það er sveigjanlegra en wolfram við stofuhita, sem gerir það auðveldara að vinna með við framleiðsluferla.
En mólýbden er næmt fyrir oxun við hitastig yfir 600 gráðu og myndar mólýbden tríoxíð sem flögur af og dregur úr þykkt málmsins með tímanum. Til að takast á við þetta er það oft húðuð með efni eins og sílikoni eða áli til að auka oxunarþol þess.
Algengt er að nota mólýbden í framleiðslu á háu - hitastigi, svo sem deyja til að steypa ofuralloys. Það er einnig notað í upphitunarþáttum fyrir iðnaðarofna og sem hluti í geimverum sem starfa við miðlungs til hátt hitastig.
3. Nikkel - byggir Superalloys (td Inconel® 718)
Nikkel - byggir Superalloys eru flokkur málmblöndur sem sameina nikkel við aðra þætti eins og króm, járn og títan. Inconel® 718 er mikið notað dæmi, fagnað fyrir jafnvægi í frammistöðu sinni í háum - hitastigsumhverfi.
Þessar málmblöndur halda framúrskarandi togstyrk og skriðþol við hitastig upp að 700 - 1, 000 gráðu. Styrkur þeirra kemur frá blöndu af föstu - lausninni styrkingu og úrkomu herða, sem skapar stöðuga smíði jafnvel undir langvarandi hitaáhrifum.
Inconel® 718 státar einnig af framúrskarandi oxunarþol, þökk sé myndun verndandi krómoxíðlags á yfirborði þess. Þetta lag virkar sem hindrun og kemur í veg fyrir frekari oxun undirliggjandi málms.
Fjölhæfni Inconel® 718 er áberandi í forritum þess. Það er mikið notað í gasturbínuvélum, þar sem íhlutir eins og hverflablöð og diskar verða fyrir háum hita og vélrænni streitu. Það er einnig að finna í olíu- og gasborunarbúnaði, sem og í íhlutum kjarnorkuvirkjunar.
4. Kóbalt - byggir Superalloys (td, Haynes® 188)
Kóbalt - byggir Superalloys eru þekktir fyrir betri hátt - hitastyrkur og tæringarþol. Haynes® 188 er áberandi dæmi, með einstaka samsetningu sem felur í sér kóbalt, króm, wolfram og nikkel.
Þessar málmblöndur geta starfað við hitastig allt að 1.100 gráðu en viðheldur góðri skriðþol og togstyrk. Þeir eru mjög ónæmir fyrir heitri tæringu, sem er stórt mál í umhverfi þar sem brennisteinn - sem inniheldur eldsneyti er notað, svo sem í sumum iðnaðarofnum og gasturbínum.
Kóbalt - byggir superalloys hafa góða suðuhæfni, sem gerir kleift að auðvelda viðgerð og framleiðslu á flóknum íhlutum. Hins vegar eru þeir yfirleitt dýrari en nikkel - byggir ofuralloys vegna hærri kostnaðar við kóbalt.
Umsóknir Haynes® 188 fela í sér í brennslufóðrum á gasturbínu, þar sem það verður fyrir miklum hita og ætandi brennslu lofttegundum. Það er einnig notað í íhlutum eldflaugar og iðnaðarofn.
Samanburðar- og valsjónarmið
Þegar þessi hiti er borinn saman - ónæmir málmar, leiðir wolfram hvað varðar bræðslumark og hátt - hitastigstyrkur við mjög hátt hitastig. Hins vegar takmarka brothætt og oxunarvandamál við mjög hátt hitastig notkun þess í sumum forritum.
Mólýbden býður upp á gott jafnvægi styrkleika og vinnuhæfni en krefst hlífðarhúðunar til lengra notkunar í oxunarumhverfi yfir 600 gráðu.
Nikkel - byggir superalloys eins og Inconel® 718 eru mjög fjölhæf, sem sameina styrk, skríðaþol og oxunarþol við hitastig allt að 1.000 gráðu, sem gerir þá að vali fyrir mörg iðnnotkun.
Kóbalt - byggir Superalloys eins og Haynes® 188 Excel í heitu tæringarþol og háum - hitastigi yfir 1.000 gráðu en eru með hærri kostnað.
Val á sterkasta hita - ónæmum málmi fer eftir sérstöku forriti:
Fyrir hitastig yfir 1.600 gráðu og ekki- oxandi umhverfi, er wolfram valið val.
Í oxunarumhverfi allt að 1.000 gráðu eru nikkel - byggðir ofuralloys oft besti kosturinn.
Fyrir forrit sem fela í sér heita tæringu og hitastig allt að 1.100 gráðu, eru kóbalt - byggðar superalloys tilvalin.
Niðurstaða
Það er enginn - stærð - passar - allt svar við "Hvað er sterkasti hitinn - ónæmur málmur?" Eins og það fer eftir sérstöku hitastigssviði, umhverfisaðstæðum og vélrænum kröfum umsóknarinnar. Tungsten, molybden, nikkel - byggir superalloys og kóbalt - byggir superalloys hafa allir sinn einstaka styrkleika.
Nikkel - byggir superalloys eins og Inconel® 718 eru oft hagnýtasti kosturinn fyrir breitt svið með háu - iðnaðarumsóknum vegna jafnvægis. Hins vegar, í sérstöku umhverfi, svo sem eldflaugarvélar eða sérhæfðum iðnaðarofnum, geta wolfram eða kóbalt - byggðir superalloys verið nauðsynleg.
Þegar atvinnugreinar halda áfram að ýta á mörk hás - hitastarfsemi, eru rannsóknir og þróun í hita - ónæmir málmar í gangi. Verið er að þróa nýjar málmblöndur og yfirborðsmeðferðir til að auka styrkleika, oxunarþol og vinnanleika og tryggja að það verði alltaf viðeigandi málmur fyrir jafnvel krefjandi hátt - hitastigsforrit.
Fyrir þá sem leita eftir sterkasta hita - ónæmum málmi til sérstakrar notkunar er bráðnauðsynlegt að hafa samráð við efnisverkfræðinga og vísa til iðnaðarstaðla til að taka upplýsta ákvörðun byggða á einstökum þörfum forritsins.
