Visokotemperaturne legure se široko koriste u raznim industrijama kao što su vazduhoplovstvo, proizvodnja električne energije i hemijska obrada zbog svojih odličnih mehaničkih svojstava i otpornosti na koroziju pri visokim temperaturama. Kao dobavljač legura za visoke temperature, razumijemo važnost metoda površinske obrade za ove legure. Površinska obrada ne samo da poboljšava performanse visokotemperaturnih legura već i produžava njihov vijek trajanja. U ovom blogu ćemo istražiti neke uobičajene metode površinske obrade legura na visokim temperaturama.
1. Oksidni premaz
Oblaganje oksidom je jedna od najosnovnijih i široko korištenih metoda površinske obrade legura na visokim temperaturama. Kada su legure visoke temperature izložene visokotemperaturnom okruženju, na njihovoj površini se formira tanak sloj oksida. Ovaj oksidni sloj djeluje kao barijera, štiteći leguru od daljnje oksidacije i korozije.
Na primjer, u nekim visokotemperaturnim legurama na bazi nikla može se formirati sloj krom oksida (Cr₂O₃). Krom ima visok afinitet prema kisiku, a na visokim temperaturama reagira s kisikom u atmosferi i formira gust i prianjajući sloj Cr₂O₃. Ovaj sloj je termodinamički stabilan i ima nisku brzinu difuzije kiseonika, što efikasno sprečava prodor kiseonika u matricu legure.
Formiranje oksidnog sloja može se kontrolirati i poboljšati procesima toplinske obrade. Zagrijavanjem legure u kontroliranoj atmosferi određenim parcijalnim tlakom kisika možemo optimizirati debljinu i kvalitetu oksidnog sloja. Međutim, oksidni sloj može imati neka ograničenja. Na primjer, pod određenim uvjetima, kao što je tok plina velike brzine ili termički ciklus, oksidni sloj može napuknuti ili rasprsnuti, smanjujući njegov zaštitni učinak.
2. Aluminiziranje
Aluminizacija je proces uvođenja aluminijuma u površinski sloj visokotemperaturnih legura. Ovo se može postići kroz nekoliko metoda, kao što su cementiranje pakovanja, hemijsko taloženje pare (CVD) i termičko raspršivanje.
- Pack Cementation: U pakovanju cementiranja, legura je ukopana u prah mješavine koja sadrži aluminij, aktivator (kao što je amonijum hlorid) i inertno punilo (kao što je glinica). Pakovanje se zatim zagreva na visoku temperaturu. Na ovoj temperaturi, aktivator se razgrađuje i oslobađa aktivne atome aluminija, koji difundiraju u površinu legure. Aluminizirani sloj se obično sastoji od intermetalnog jedinjenja, kao što je NiAl u legurama na bazi nikla. Ovaj intermetalni sloj ima odličnu otpornost na oksidaciju i koroziju pri visokim temperaturama. Na primjer, aluminiziranaGH625 legurapokazuje poboljšane performanse u visokim temperaturama i korozivnim sredinama.
- Hemijsko taloženje pare (CVD): CVD je preciznija metoda za aluminizaciju. U ovom procesu, hlapljiva jedinjenja aluminijuma se razlažu u reaktorskoj komori, a atomi aluminijuma se talože na površini legure. CVD može proizvesti ujednačeniji i gušći aluminizirani sloj u usporedbi s pakiranjem. Međutim, to zahtijeva složeniju opremu i kontrolirano okruženje.
- Termičko prskanje: Termičko raspršivanje uključuje raspršivanje rastopljenih ili polurastopljenih aluminijskih čestica na površinu legure. Ova metoda je relativno jednostavna i može se koristiti za popravku ili premazivanje komponenti velikih dimenzija. Naprskani aluminijumski sloj može pružiti dobru zaštitu od oksidacije i korozije, ali na njegovu adheziju i gustinu mogu uticati parametri prskanja.
3. Nitriranje
Nitriranje je proces površinske obrade kojim se dušik unosi u površinski sloj visokotemperaturnih legura. Može poboljšati tvrdoću, otpornost na habanje i otpornost na zamor legure.
Postoje različite vrste procesa nitriranja, uključujući gasno nitriranje, nitriranje plazmom i nitriranje soli u kupatilu.
- Gas Nitriding: Kod plinskog nitriranja, legura se zagrijava u atmosferi koja sadrži dušik, obično amonijak (NH₃). Na visokim temperaturama, amonijak se raspada, oslobađajući atome dušika, koji difundiraju na površinu legure. Gasno nitriranje je relativno spor proces, ali može proizvesti debeo i ujednačen nitrirani sloj. na primjer,GH925 leguranakon plinskog nitriranja pokazuje povećanu površinsku tvrdoću i otpornost na habanje, što je korisno za primjene gdje je legura podložna trenju i habanju.
- Plazma nitriranje: Nitriranje plazmom koristi pražnjenje plazme za stvaranje aktivnih vrsta dušika. Legura se stavlja u komoru niskog pritiska, a plazma se stvara primenom električnog polja. Aktivni ioni dušika u plazmi se ubrzavaju prema površini legure i difundiraju u nju. Nitriranje plazmom ima nekoliko prednosti, kao što su kraće vrijeme obrade, bolja kontrola procesa nitriranja i mogućnost nitridiranja komponenata složenog oblika.
- So - Nitriranje kupke: Kod nitriranja soli - kupka, legura se uranja u kupku sa rastopljenom soli koja sadrži spojeve koji doniraju dušik. Atomi dušika se prenose iz slane kupke na površinu legure. Ova metoda je prikladna za male komponente i može pružiti čvrst površinski sloj otporan na habanje.
4. Premazivanje keramičkim materijalima
Oblaganje visokotemperaturnih legura keramičkim materijalima je efikasan način da se poboljšaju njihove performanse na visokim temperaturama. Keramika ima visoke tačke topljenja, nisku toplotnu provodljivost i odličnu hemijsku stabilnost, što može zaštititi leguru od oksidacije na visokim temperaturama, korozije i toplotnog udara.
Uobičajeni keramički materijali koji se koriste za oblaganje visokotemperaturnih legura uključuju cirkonijum (ZrO₂), glinicu (Al₂O₃) i silicijum karbid (SiC). Ova keramika se može primeniti metodama kao što su plazma raspršivanje, fizičko taloženje parom elektronskim snopom (EB - PVD) i sol - gel procesi.
- Plazma prskanje: Plazma raspršivanje je široko rasprostranjena metoda za premazivanje keramike. U ovom procesu, keramički prah se ubrizgava u visokotemperaturni plazma mlaz, gdje se tope i raspršuju na površinu legure. Keramički premazi prskani plazmom mogu imati relativno veliku debljinu i dobro prianjanje na podlogu. Na primjer, keramički premaz na bazi cirkonijaGH4099 Alloymože značajno smanjiti prijenos topline na leguru ispod, poboljšavajući njenu toplinsku izolaciju.
- Elektronsko - snop fizičko taloženje pare (EB - PVD): EB - PVD je visokoprecizna metoda premaza. U ovom procesu, keramička meta se zagrijava elektronskim snopom u visokovakuumskoj komori, a ispareni keramički atomi se talože na površini legure. EB - PVD može proizvesti gust i stupasto strukturiran keramički premaz, koji ima dobru otpornost na termički udar.
- Sol - Gel proces: Sol-gel proces uključuje hidrolizu i kondenzaciju metalnih alkoksida kako bi se formirao sol, koji se zatim nanosi na površinu legure i suši i sinterira da bi se formirao keramički premaz. Sol-gel postupkom može se dobiti tanak i ujednačen keramički premaz, a pogodan je za premazivanje komponenti složenog oblika.
5. Laserski površinski tretman
Laserska površinska obrada je relativno nova i napredna metoda površinske obrade za visokotemperaturne legure. Koristi laserski snop visoke energije za modificiranje površinskih svojstava legure.
- Laser Hardening: Lasersko otvrdnjavanje uključuje zagrijavanje površine legure laserskim snopom do visoke temperature, a zatim je brzo hlađenje. Ovim postupkom može se proizvesti tvrdi i fino zrnati površinski sloj, poboljšavajući otpornost na habanje i tvrdoću legure. Lasersko otvrdnjavanje je metoda lokalnog tretmana, koja se može precizno kontrolisati za tretiranje određenih područja legure.
- Lasersko oblaganje: Lasersko oblaganje je proces nanošenja sloja materijala za punjenje na površinu legure pomoću laserskog zraka. Materijal za punjenje može biti metalna legura, keramika ili kompozitni materijal. Lasersko oblaganje može poboljšati površinska svojstva legure, kao što su otpornost na koroziju, otpornost na habanje i performanse na visokim temperaturama. Na primjer, lasersko oblaganje legure visokog hroma na leguru visoke temperature može poboljšati njenu otpornost na koroziju u korozivnom okruženju.
Zaključak
Kao dobavljač visokotemperaturnih legura, nudimo širok spektar visokokvalitetnih visokotemperaturnih legura i profesionalne usluge površinske obrade. Gore navedene metode površinske obrade mogu značajno poboljšati performanse i vijek trajanja visokotemperaturnih legura u različitim primjenama. Bilo da vam je potreban oksidni premaz za osnovnu zaštitu, aluminiziranje za povećanu otpornost na oksidaciju, nitriranje za poboljšanu otpornost na habanje, keramički premaz za toplinsku izolaciju ili laserski površinski tretman za preciznu modifikaciju, imamo stručnost i tehnologiju da zadovoljimo vaše potrebe.
Ako ste zainteresovani za naše visokotemperaturne legure ili usluge površinske obrade, dobrodošli smo da nas kontaktirate radi dalje diskusije i pregovora o nabavci. Posvećeni smo tome da vam pružimo najbolja rješenja za vaše primjene na visokim temperaturama.
Reference
- Kuppusami, P. i Sundararajan, G. (2002). Površinska modifikacija superlegura na bazi Ni za primjenu na visokim temperaturama. Tehnologija površina i premaza, 150(1 - 2), 1 - 12.
- Heuer, AH, i Bunsell, AR (ur.). (2004). Priručnik napredne keramike. Elsevier.
- Ceschini, L., & Morri, A. (2010). Površinski tretmani za aplikacije na visokim temperaturama. U visokotemperaturnim legurama (str. 339 - 370). Woodhead Publishing.
