السبائك ذات درجة الحرارة العالية هي سبائك يمكنها الحفاظ على خواصها الميكانيكية وثباتها الكيميائي عند درجات حرارة تصل إلى 1300 درجة مئوية أو أعلى. يتم استخدامها على نطاق واسع في الفضاء الجوي، وتوربينات الغاز، والأفران ذات درجة الحرارة العالية، والصناعة النووية، والمعدات الكيميائية ذات درجة الحرارة العالية. مع تزايد الطلب على أداء درجات الحرارة العالية في الصناعة الحديثة، تلعب السبائك ذات درجات الحرارة العالية القادرة على تحمل 1300 درجة مئوية دورًا حاسمًا في مجال علوم المواد.
سبائك النيكل ذات درجة الحرارة العالية هي المواد الأكثر استخدامًا في البيئات التي تتحمل 1300 درجة مئوية، وتمتلك قوة عالية في درجات الحرارة العالية، ومقاومة قوية للزحف، ومقاومة جيدة للأكسدة. تشمل الدرجات والخصائص الرئيسية ما يلي:
رينيه 41: قوة ممتازة لدرجات الحرارة العالية ومقاومة الزحف؛ أقصى درجة حرارة تشغيل تصل إلى 1300 درجة مئوية؛ يشيع استخدامها في المكونات الهامة مثل شفرات المحركات الهوائية وأقراص التوربينات.
Inconel 718: على الرغم من أن درجة حرارة التشغيل الشائعة هي 650-700 درجة مئوية، إلا أنه من خلال تقوية المحاليل الصلبة ومعالجات تقوية الترسيب، يمكن استخدامه في شفرات توربينات الغاز، والمثبتات، والمكونات الهيكلية ذات درجة الحرارة العالية في ظل ظروف درجة الحرارة العالية.
Inconel 625 (N06625): مقاومة ممتازة للتآكل ومقاومة الأكسدة، ومناسبة لمكونات الفرن ذات درجة الحرارة العالية في الصناعات الكيميائية، والمعدات البحرية ذات درجة الحرارة العالية، ومكونات الصناعة النووية.
GH4133، GH99: سبائك النيكل ذات درجة الحرارة العالية شائعة الاستخدام في الصين، قابلة للاستخدام في بيئات تتراوح من 1200 إلى 1300 درجة مئوية، شائعة الاستخدام في توربينات الغاز وأنابيب الأفران ذات درجة الحرارة العالية.
السبائك الفائقة القائمة على الكوبالت: تستخدم السبائك الفائقة القائمة على الكوبالت على نطاق واسع في المجالات ذات درجات الحرارة المرتفعة بسبب مقاومتها الممتازة للزحف واستقرارها الحراري، ومناسبة بشكل خاص لبيئات درجات الحرارة القصوى.
سلسلة الأقمار الصناعية: مقاومة ممتازة للتآكل ومقاومة للتآكل، ودرجة حرارة التشغيل تصل إلى 1100-1300 درجة مئوية، وتستخدم بشكل شائع في أدوات القطع ذات درجة الحرارة العالية، وشفرات التوربينات، والصمامات ذات درجة الحرارة العالية.
سبيكة Co-28Cr-6Mo: تحافظ على خواص ميكانيكية جيدة عند درجات حرارة عالية، وتستخدم على نطاق واسع في المكونات ذات درجة الحرارة العالية للمحركات الهوائية والمكونات الهيكلية الرئيسية لتوربينات الغاز.
السبائك الفائقة القائمة على الحديد: السبائك الفائقة القائمة على الحديد غير مكلفة نسبيًا ومناسبة للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية ولكن ليست التطبيقات المتطرفة. على الرغم من أن مقاومتها للحرارة أقل قليلاً من السبائك القائمة على النيكل والكوبالت، إلا أنها تظل قادرة على المنافسة في بعض القطاعات الصناعية:
HK40: سبيكة حديدية ذات درجة حرارة عالية شائعة الاستخدام في الصين، قابلة للاستخدام تحت 1200 درجة مئوية، تستخدم بشكل أساسي في الغلايات ذات درجة الحرارة العالية ومعدات التبادل الحراري.
GH3039: سبيكة ذات قاعدة حديدية تتحمل درجات الحرارة العالية وتتميز بمقاومة جيدة للأكسدة والزحف، ومناسبة لأنابيب الفرن ذات درجة الحرارة العالية والمكونات الهيكلية.
مؤشرات الأداء الرئيسية للسبائك ذات درجة الحرارة العالية
عند اختيار السبائك عالية الحرارة المقاومة لـ 1300 درجة مئوية، يجب مراعاة مؤشرات الأداء التالية:
مقاومة الزحف: الحفاظ على الشكل والقوة تحت أحمال درجات الحرارة العالية على المدى الطويل، وهو أمر مهم بشكل خاص لشفرات التوربينات وأنابيب الفرن ذات درجة الحرارة العالية.
الأكسدة ومقاومة التآكل: منع أكسدة السطح أو التآكل أو التشقق أثناء التشغيل طويل الأمد في الوسائط المؤكسدة أو المسببة للتآكل.
الاستقرار الحراري: الحفاظ على الاستقرار الهيكلي عند درجات الحرارة المرتفعة، وتجنب نمو الحبوب أو هطول الأمطار في المراحل الهشة.
أداء التصنيع: قدرات جيدة في اللحام والتزوير والتصنيع، مما يسهل تصنيع المكونات الهيكلية المعقدة.
تطبيقات السبائك ذات درجة الحرارة العالية 1300 درجة مئوية
للسبائك ذات درجة الحرارة العالية تطبيقات واسعة في الصناعة الحديثة:
الفضاء الجوي: المكونات الرئيسية ذات درجة الحرارة العالية مثل شفرات المحرك التوربيني، وغرف الاحتراق، والفوهات.
توربينات الغاز: أقراص التوربينات، ودوارات التوجيه، ومحامل درجات الحرارة العالية، وبطانات غرفة الاحتراق.
المعدات الكيميائية ذات درجة الحرارة العالية: المفاعلات ذات درجة الحرارة العالية، وخطوط الأنابيب، والمبادلات الحرارية، وأنابيب الفرن المقاومة للتآكل.
الصناعة النووية: مكونات المفاعلات النووية ذات درجات الحرارة العالية، والمبادلات الحرارية، والأنابيب الخاصة.
