1960 년대 INCO에 의해 개발 된 강수량-하드 덴 가능한 니켈-크로움 합금 인 Inconel 718은 항공 우주 분야에서 가장 중요한 초고속 중 하나입니다. 그것의 독특한 조합 높은 항복 강도, 피로 저항, 크리프 저항 및 부식 저항 고온 조건에서 가스 터빈 엔진, 로켓 추진 시스템 및 기타 고성능 기계에는 필수 불가결합니다.
Inconel 718을 다른 니켈 기반 합금과 차별화시키는 것은 강도 일뿐 만 아니라 크리프 변형에 대한 현저한 장기 저항650 ° C 이상의 지속 온도에서도. 엔진 설계가 더 높은 작동 온도와 더 긴 서비스 수명을 촉진함에 따라 Inconel 718의 크리프 저항을 이해하고 향상시키는 것은 중요한 엔지니어링 과제가됩니다.
이 기사는 깊이 탐구합니다 야금 원칙 기본 Inconel 718의 크리프 저항,열처리 전략 성능을 최적화하려면고급 제조 접근법, 그리고 역할 미션 크리티컬 항공 우주 구성 요소에서 재생됩니다.
Inconel 718의 성능의 핵심에는 미세 구조가 있습니다. 합금은 주로 an으로 구성됩니다 FCC (페이스 중심 입방) γ- 매트릭스 다음과 같은 공칭 구성으로 :
| 요소 | 내용 (wt%) |
|---|---|
| 니켈 (NI) | ~52.5% |
| 크롬 (CR) | ~19% |
| 철 (FE) | ~18.5% |
| Niobium (NB) | ~5.1% |
| 몰리브덴 (MO) | ~3.0% |
| 티타늄 (TI) | ~1.0% |
| 알루미늄 (AL) | ~0.5% |
강화 메커니즘은 두 가지 주요 단계의 제어 강수량을 기반으로합니다.
γ '(ni′ (al, ti)) - 전반적인 강도를 담당하는 일관되고 순서 대상이됩니다.
γ ″ (ni″nb) -중간 온도에서 독특한 크리프 저항을 제공하는 신체 중심 정각 단계.
Inconel 718을 구별하는 것은 의존입니다 1 차 강화 침전물로서의 γ ″, 주로 γ '에 의존하는 다른 슈퍼 합금과 대조적으로. γ ″ 침전물은 효과적으로 탈구를 고정하는 디스크와 같은 구조를 미세하게 분산시켜 탈구 상승과 교차 슬립 저항 메커니즘을 통해 크리프를 억제합니다.
크리프는 시간 의존적 변형 공정으로, 재료의 절대 용융 온도의 ~ 0.4 배 이상의 온도에서 (켈빈)에서 유의미하게됩니다. 을 위한 Inconel 718융점은 약 1336 ° C이므로 크리프는 ~ 550 ° C 이상에서 우려됩니다.
Inconel 718의 크리프는 다음 단계로 분류 할 수 있습니다.
기본 크리프: 초기 소성 변형, 내부 응력 균형이 발생함에 따라 빠르게 둔화됩니다.
이차 (정상 상태) 크리프: 일정한 변형률을 특징으로하는 엔지니어링 응용 분야의 가장 중요한 단계. 이것은 대부분의 테스트 및 모델링의 초점입니다.
3 차 크리프: 입자 경계 캐비테이션, 공극 형성 또는 침전물 조언으로 인한 균주의 가속도.
Inconel 718 전시회 매우 낮은 2 차 크리프 속도 다음 메커니즘으로 인해 :
γ ″ 침전물은 효과적인 탈구 장벽으로서 작용한다.
높은 입자 경계 응집력은 캐비테이션을 최소화합니다.
와 같은 탄화물 MC (NBC) 그리고m ₂₃cl 입자 경계에서 형성되어 입자 경계 슬라이딩을 추가로 방해합니다.
Inconel 718은 일반적으로 조합을 통해 열처리됩니다 솔루션 어닐링 및 이중 노화:
솔루션 어닐링 ~ 980–1050 ° C에서 : 바람직하지 않은 단계를 용해시키고 매트릭스를 균질화합니다.
첫 번째 노화 단계 (8 시간 동안 ~ 720 ℃) : γ '및 γ "침전을 시작한다.
두 번째 노화 단계 (8 시간 동안 ~ 620 ° C) : 침전물을 추가로 안정화하고 개선합니다.
적절한 열처리는 크리프 파열 수명을 향상시킬 수 있습니다 200–400%. γ ″ 위상의 효과는 그에 크게 의존합니다.
크기: 최적의 강화를 위해 이상적으로 10–50 nm.
분포: 균일 한 분산은 국소 변형 축적을 지연시킵니다.
볼륨 분수: 더 높은 분획은 강도를 향상 시키지만 연성을 감소시킬 수 있습니다.
과도한 마시거나 부적절한 어닐링은 δ 상 (ni nnb)이는 매트릭스에서 니오 비움을 고갈시키고 이용 가능한 γ "를 감소시켜 크리프 저항을 약화시킨다.
경험적 크리프 테스트는 올바르게 노화 된 Inconel 718에 대한 다음 특성을 설정했습니다.
| 온도 (° C) | 응용 응력 (MPA) | 파열 생활 (HRS) |
|---|---|---|
| 650 | 350 | > 10,000 |
| 700 | 250 | ~7,000 |
| 750 | 180 | ~2,000 |
다음과 같은 대체 합금과 비교합니다 Inconel 625 또는WASPALOY, Inconel 718 중간 온도 체제 (600–700 ° C).
항공 우주 부문은 Inconel 718의 크리프 강도 및 제조 성 균형으로부터 이익을 얻습니다. 주요 응용 프로그램에는 다음이 포함됩니다.
터빈 디스크: 방사형 응력 및 열 구배에 따라. INCONEL 718의 크리프 경포 상호 작용에 대한 저항은 이상적입니다.
압축기 로터 및 씰: 뜨거운 가스 경로에서 작동하여 장기 치수 안정성이 필요합니다.
연료 노즐 및 엔진 케이싱: 기계적 응력과 주기적 열 부하를 결합합니다.
사례 연구에 따르면이를 보여줍니다 GE의 도약 엔진 그리고Rolls-Royce Trent 시리즈 개선 된 엔진 내구성 및 효율을 위해 Inconel 718 구성 요소를 통합하십시오.
특히 첨가제 제조 선택적 레이저 용융 (SLM) 그리고전자 빔 용융 (EBM), Inconel 718 구성 요소 설계를 혁신하고 있습니다.
그러나 AM은 도전 과제입니다.
잔류 스트레스 및 이방성 빠른 응고에서.
불균일 미세 구조 맞춤형 후 프로세스 열 처리가 필요합니다.
다공성 및 퓨전 결함 크리프 수명에 영향을 미칩니다.
솔루션은 다음과 같습니다.
뜨거운 등방성 프레스 (엉덩이) 다공성을 줄입니다.
맞춤형 노화 사이클 제작 된 구조에서 침전물 형태를 최적화합니다.
최근의 연구에 따르면이를 보여줍니다 AM Inconel 718우편 처리 된 경우 올바르게 진행되면 프레드 재료와 비슷한 크리프 라이프에 도달 할 수 있으며, 항공 우주 하드웨어의 경량 격자 구조 및 통합 냉각 채널에 대한 새로운 가능성을 열 수 있습니다.
Inconel 718은 한계가 없습니다.
위에서 덜 효과적입니다 700 ° C γ ″ 불안정성으로 인해.
그것은 있습니다 더 낮은 크리프 파열 강도 고온에서 RENE 88 또는 UDIMET 720과 같은 고급 γ '기반 합금보다.
따라서 750 ° C 이상의 온도의 경우, 디자이너는 종종 더 비싼 합금으로 전환합니다. Inconel 939, 니모닉 263, 또는 단결정 슈퍼 합금.
그럼에도 불구하고, Inconel 718은에서 탁월한 상태로 남아 있습니다 600–700 ° C 범위 비용, 가용성, 용접 성 및 기계적 균형.
연구는 다음을 통해 Inconel 718의 크리프 특성을 향상시키는 데 계속됩니다.
합금 추가: 소량의 텅스텐 또는 레늄은 고온 강도를 향상시킬 수 있습니다.
입자 경계 공학: 방향 제어 및 입자 경계 문자 분포는 슬라이딩을 최소화 할 수 있습니다.
나노 구조화 된 변이체: 곡물과 침전물 크기를 정제하기 위해 심한 플라스틱 변형 또는 분말 야금을 사용합니다.
목표는 용접 성과 비용 효율성을 유지하면서 Inconel 718의 작동 온도 봉투를 20-50 ° C로 밀어 넣는 것입니다.
Inconel 718은 지능형 합금 설계, 특히 γ '및 γ ″ 강수량의 상승적 사용이 현대의 고온 공학의 요구를 충족시키는 방법에 대한 증거입니다. 특히 600-700 ° C 정권에서 탁월한 크리프 저항은 항공 우주 추진 및 발전에서 광범위한 사용을 뒷받침합니다.
첨가제 제조 성숙과 새로운 합금 전략이 등장함에 따라 Inconel 718은 고온 재료 과학의 혁신을위한 플랫폼 역할을 할 것입니다. 차세대 터빈 엔진이든 재사용 가능한 우주 차량에서든 그 역할은 끝나지 않았습니다.
25 층, C3 건물, Wanda Plaza, Kaifu 지구, Changsha, Hunan Province, China
en
코
ru
es
AR
안녕
